墨烯里的电子竟能变成完美流体?这可不是简单的形态变化。这种流体粘度极低,连普通水的粘度都比它高一百倍!更让人惊讶的是,它还让用了百年的维德曼-弗朗茨定律失了效,偏离程度远超预期。为什么偏偏是石墨烯能做到?这个完美流体到底藏着什么特殊性质?被挑战的百年定律,又会给物理研究带来怎样的新方向?
印度和日本团队发现石墨烯电子能形成狄拉克流体,还打破了百年的维德曼-弗朗茨定律,这确实是凝聚态物理领域的大发现,但仔细琢磨,也有不少值得聊的点。
或许有人会说,不就是石墨烯里的电子表现怪了点吗?维德曼-弗朗茨定律都用了一百多年了,说不定只是实验误差,或者这现象就只在超净石墨烯里存在,离实际应用太远,没必要这么重视?
从另一个角度看,这种想法其实没看到这个发现的核心价值。实验可不是随便做的,团队特意造出了超净石墨烯样品,还同时监测电导率和热导率,结果不光是偏离定律,低温下偏离程度超过200倍,而且这种异常还遵循电导量子这个通用常数,根本不是误差能解释的。
就算目前只在超净石墨烯里发现,可它打破的是经典物理的铁律啊!这就像给物理学界打开了一扇新窗户,能帮我们重新理解电子的集体行为,比如它模仿夸克-胶子等离子体的特性,甚至能在实验室里模拟黑洞热力学这些极端宇宙现象,这种基础研究的突破,可比一时的应用更有长远意义。
还有人可能会质疑,狄拉克流体说粘度极低,接近完美流体极限,可普通水的粘度比它高一百倍又怎样?这特性听起来挺玄乎,到底能有啥用?别觉得这特性没用,它的潜力其实藏在量子技术里。
你想啊,电子能几乎无摩擦流动,对外部扰动又特别敏感,这不正好适合做量子传感器吗?比如医学成像里要检测微弱的电信号,地质勘探要找细微的磁场变化,用基于狄拉克流体的器件,灵敏度可能比现在的设备高一大截。
而且,电子的量子关联性质,对量子计算和信息处理也有帮助。现在的量子器件总面临信号弱、易受干扰的问题,这种特殊的流体状态说不定能提供新解法。虽然现在还没做成实际产品,但基础研究的突破往往是应用的第一步,就像当初发现石墨烯能导电时,谁也没想到后来它能用于柔性屏。
也有人会觉得,石墨烯被研究这么多年了,之前都说对它很了解了,这次突然冒出个完美流体,会不会是之前的研究不够深入,或者这个发现只是个偶然?其实不然。石墨烯虽然发现20年了,但它的特殊之处就在于越研究越有惊喜。之前大家关注的多是它的力学强度、常规导电性能,而这次是深入到电子的量子集体行为。
要观察到这种现象,不仅需要超高纯度的样品,还得精准调控到狄拉克点这个特殊状态,之前技术没达到这个水平,没发现也很正常。而且这个发现也不是偶然,团队是有针对性地研究电子输运特性才找到的,这反而说明随着材料制备和实验技术的进步,我们对石墨烯的认识还在不断深化,说不定以后还会有更多新现象。
这么一聊就能明白,石墨烯完美流体的发现,不只是一个简单的实验结果。它既打破了传统物理定律的局限,为基础研究提供了新方向,又在量子传感器、量子计算等领域埋下了应用的种子。
当然,它现在确实还有待完善,比如怎么让这种现象在更普通的条件下出现,怎么把特性转化成实际器件,但这正是科学研究的魅力:从质疑到验证,从好奇到探索,才能不断揭开自然界的秘密。
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.