Elektron di Graphene Dapat bertindak seperti cairan yang sempurna dan berlawanan dengan hukum fisik yang mapan. Temuan ini maju baik sains mendasar dan teknologi kuantum potensial.
Selama beberapa dekade, fisikawan kuantum telah bergulat dengan pertanyaan mendasar: dapatkah elektron mengalir seperti cairan bebas resistensi yang sempurna yang disusun oleh konstanta kuantum universal? Mendeteksi negara yang tidak biasa ini telah terbukti hampir tidak mungkin di sebagian besar bahan, karena cacat atom, kotoran, dan ketidaksempurnaan struktural mengganggu efek ini.
Mendeteksi cairan kuantum dalam graphene
Sebuah tim dari Departemen Fisika di Indian Science Institute (IISC), bekerja dengan kolaborator di Institut Nasional Jepang untuk Ilmu Material, kini telah mengidentifikasi cairan elektron yang sulit dipahami dalam graphene – materi yang terdiri dari satu lapisan atom karbon. Temuan mereka dilaporkan Fisika AlamiBerikan jalur baru untuk fisika kuantum dan konfirmasikan peran graphene sebagai platform yang kuat untuk menyelidiki perilaku kuantum yang tidak biasa.
“Sungguh menakjubkan bahwa ada banyak hal yang harus dilakukan hanya pada satu lapisan graphene bahkan setelah 20 tahun penemuan,” kata Arindam Ghosh, profesor di Departemen Fisika, IISC, dan salah satu penulis penelitian yang tepat.
Para peneliti menghasilkan sampel graphene yang sangat bersih dan memantau konduksi listrik dan termal. Apa yang mengejutkan mereka, mereka mengamati bahwa kedua sifat bergerak ke arah yang berlawanan: ketika konduktivitas listrik naik, konduktivitas termal turun, dan sebaliknya. Hasil yang tidak terduga ini mengungkapkan kepergian yang mencolok dari hukum Wiedemann-Franz, peraturan terkenal dalam fisika logam yang menyatakan kedua konduktivitas harus secara langsung proporsional.
Dalam sampel graphene mereka, tim IISC mengamati penyimpangan yang kuat dari undang -undang ini dengan faktor lebih dari 200 pada suhu rendah, menunjukkan decoupling mekanisme muatan dan konduksi panas. Decoupling ini, bagaimanapun, bukan peristiwa acak, ternyata konduksi muatan dan panas dalam kasus ini tergantung pada konstanta universal yang tidak tergantung pada bahan yang sama dengan kuantum konduktansi, nilai fundamental yang terkait dengan pergerakan elektron.
Cairan Dirac dan Kondisi Bahan Eksotik
Perilaku eksotis ini muncul pada “titik Dirac,” titik elektronik kritis yang tepat – dicapai dengan mengubah jumlah elektron dalam material – di mana graphene bukan logam atau isolator. Dalam situasi ini, elektron berhenti bertindak sebagai partikel individu dan sebaliknya bergerak bersama seperti cairan, seperti air tetapi seratus kali lebih tebal.
“Karena perilaku seperti air ini ditemukan di dekat titik Dirac, itu disebut cairan eksotis dari bahan yang meniru quark plasmaSup partikel subatomik yang sangat energik yang diamati dalam akselerator partikel di CERN“Kata Aniket Majumdar, penulis pertama dan mahasiswa PhD di Departemen Fisika. Tim ini juga mengukur viskositas cairan ini dan menemukan setidaknya tebal, yang paling dekat dengan cairan yang sempurna.
Temuan ini menetapkan graphene sebagai platform berbiaya rendah yang ideal untuk menyelidiki konsep fisika dan astrofisika berenergi tinggi, seperti termodinamika lubang hitam dan penskalaan entropi lampiran, dalam pengaturan laboratorium.
Dari perspektif teknologi, keberadaan cairan dalam graphene juga memiliki potensi yang signifikan untuk digunakan dalam sensor kuantum yang dapat memperkuat sinyal listrik yang sangat lemah dan mendeteksi medan magnet yang sangat lemah.
Referensi: “Universalitas dalam Aliran Kritis Kuantum dan Panas di Ultrachlean Gragene” oleh Aniket Majumdar, Nisarg Chadha, Pritam Pal, Akash Gugnani, Bhaskar Ghawri, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Subroto Mukerjee dan Arindame, dan Arindame, Subroto, dan Arindame, Subroto, dan Arindame, Subroto, dan Arindame, Subroto, dan Arindame, Subroto, dan Arindame, Subroto, dan arindame, dan arindame, dan arindame, dan arindame, Arindame, Subroto Mukerjee, dan Arindame, Subroto, dan Arindame, 13 Agustus, Subroto, Subroto, dan Arindame, Subroto, 13 Agustus, 13 Agustus, 13 Agustus, 13 Agustus Fisika Alami.
Dua: 10.1038/S41567-025-02972-Z
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan Buletin ScitechDaily.
NewsRoom.id
