石墨烯最新Science-石墨烯产业专题

石墨烯最新Science

时间:2024-05-12 作者: 来源:材料牛（石墨烯）

高迁移率导体中的电子相互作用可以产生类似于经典流体力学所描述的输运特征。流体动力学电子输运的初步理论工作预测，金属丝中的电阻率会随着温度的升高而降低。这种效应被称为Gurzhi效应，首先在Ga[Al]As异质结构中得到了实验证明。流体动力学输运的其他特征包括粘性霍尔效应、超弹道传导、无朗道尔-沙文电阻的流动、通道中的泊泽维尔流动、和斯托克斯绕障碍物流动。流体动力学理论最显著的预测之一是静止涡流的形成，这已被电流回流引起的负阻力测量间接证实。最近，通过直接成像显示，在低温下，双碲化钨(WTe2)中存在准流体动力涡旋。虽然该系统中的输运是由流体力学理论描述的，但观测到的涡旋并非源于电子-电子相互作用。真正的电子-流体动力涡旋虽然被广泛期待，但实现起来仍然具有挑战性。如果电子之间的碰撞占主导地位，而不是与样品中的杂质和晶格激发的碰撞，则导体中的电子输运可以显示出类似流体流动的特性。这种流体动力机制的特征已经在石墨烯中被发现，但是静止涡流——流体动力流动理论的预测，仍然很难观察到。

近日，苏黎世联邦理工学院物理系Christian L. Degen教授团队在Science期刊上发表题为“Observation of current whirlpools in graphene at room temperature”的研究论文。该项研究利用纳米级扫描磁力计，在室温下对单层石墨烯器件中的一种独特的流体动力学输运模式——静态电流漩涡进行了成像。通过测量不同特征尺寸的装置，观察到电流涡旋的消失，从而验证了流体动力学模型的预测。此外，研究还发现，在空穴和电子主导的传输区域中都存在涡旋流动，但在双极性区域中消失，这归因于接近电荷中性时旋度扩散长度的减少。这项工作展示了局部成像技术在揭示奇异介观输运现象方面的强大能力。