Niezwykłe zjawisko po raz pierwszy zaobserwowane w metalach
Naładowane cząstki wewnątrz grafenu zachowują się jak płyn o właściwościach relatywistycznych. To odkrycie może doprowadzić do stworzenia urządzeń, które będą dokonywały skutecznej konwersji ciepła w energię elektryczną.
Niezwykłej obserwacji dokonał zespół naukowców z Uniwersytetu Harvarda i Raytheon BBN Technology. Grafen jest bardzo lekki i mocny, a przy dobrze przewodzi ciepło i prąd elektryczny. Ten wyjątkowy zestaw funkcji pozwoliłby na zastąpienie krzemu w elektronice i opracowania baterii następnej generacji. Zwinięty do postaci nanorurek węglowych, może pomóc w realizacji ambitnego projektu jakim jest kosmiczna winda.
Grafen może być traktowany jak metal, gdyż ma przerwę energetyczną, w której pasmo przewodnictwa zachodzi na pasmo walencyjne. W praktyce elektrony grafenu są bezmasowymi fermionami Diraca, co przekłada się na szereg kwantowych efektów (m.in. efekt Halla, efekt Ramana, chiralność, pseudospin czy tunelowanie Kleina). Z tych powodów grafen często jest nazywany metalem organicznym.
- W grafenie obserwujemy prawa fizyki, które odkryliśmy badając czarne dziury i teorię strun. To pierwszy model relatywistycznej hydrodynamiki w metalu - powiedział Andrew Lucas, jeden z autorów badań.
Obserwacja niezwykłych właściwości elektronów grafenu było możliwe dzięki otrzymaniu wyjątkowo czystej próbki substancji i nowej metody pomiaru przewodnictwa cieplnego. W zwykłych metalach elektrony rzadko wchodzą w interakcję, ale w grafenie dwuwymiarowa struktura plastra miodu działa jak autostrada dla elektronów. Cząstki te zachowują się jak relatywistyczne obiekty pozbawione masy (fermiony Diraca). Poruszają się bardzo szybko i wpadają na siebie biliardy razy w ciągu sekundy. Podobnego zjawiska nigdy wcześniej nie zaobserwowano w metalach.
