Электроны как единый поток
В материалах экстремальной чистоты, таких как графен, электроны способны перемещаться не поодиночке, а формируя единую вязкую субстанцию, напоминающую воду или воздух. Это явление, именуемое электронной гидродинамикой, дает уникальную возможность моделировать в лабораторных условиях процессы, характерные для труднодостижимых сред — например, кварк-глюонной плазмы или экзотических астрофизических объектов.
Загадка томографической жидкости
Ключевая теория в этой сфере — гипотеза «томографической» жидкости — предсказывала необычное поведение коллективных волн в двумерных электронных системах. Согласно ей, возмущения с четной симметрией (аналогичные равномерному сжатию) должны быстро затухать, тогда как нечетные возмущения (подобные сдвигу) обязаны сохраняться аномально долго. Однако прямое подтверждение этой идеи долгое время оставалось недостижимым из-за ограничений экспериментальных методик.
Инновационный подход исследователей
Международный коллектив ученых, включающий специалистов из МФТИ, Университета Регенсбурга и Национального университета Сингапура, предложил и успешно реализовал новаторскую стратегию. Применив метод высокопорядкового циклотронного резонанса, они научились избирательно генерировать в графене электронные возмущения различной симметрии и точно фиксировать продолжительность их существования. Эксперимент заключался в помещении графенового образца в мощное магнитное поле и его облучении терагерцовым лазером.
Триумфальное подтверждение теории
Результаты однозначно продемонстрировали, что резонансный пик, отвечающий нечетному возмущению (третьего порядка), обладает существенно меньшей шириной по сравнению с пиком четного возмущения (второго порядка). Это прямое свидетельство более медленного затухания нечетных мод стало блестящим подтверждением гипотезы томографической жидкости.
Учёные установили, что обнаруженная иерархия времени жизни возмущений недвусмысленно указывает на преобладающую роль столкновений между электронами в особом гидродинамическом режиме. Это создаёт превосходные возможности для применения метода к исследованию разнообразных квантовых жидкостей.
Светлое будущее технологий
Подтверждение гипотезы несет огромные перспективы для практического применения. Аномально долгоживущие нечетные возмущения идеально подходят для использования в качестве информационных носителей, обеспечивая передачу сигналов с рекордно низкими потерями энергии. Данное открытие закладывает фундамент для разработки сверхбыстрой и чрезвычайно энергоэффективной электроники терагерцового диапазона. Специалисты Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ видят в этом прорывные возможности для революции в системах связи и обработки данных, активно работая над привлечением индустриальных партнеров для скорейшего внедрения технологии.
Источник: naked-science.ru
