Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jak známo, elektrony v grafenu se dokáží pohybovat velmi rychle, teprve nyní se však podařilo podrobněji popsat mechanismus, která za tímto chováním stojí.
Výzkumníci z Harvardu publikovali v časopisu Science model, podle nehož elektrony v grafenu (tedy v dvojrozměrné vrstvě uhlíku) fungují jako kapalina. Pro demonstraci jevu bylo třeba připravit ultračistý grafen. V něm potom na sebe jednotlivé elektrony působily jako vlna, která strhává vše sebou a do cíle se valí až 1/300 rychlosti světla. Při pokojové teplotě se elektrony v grafenu srážejí až bilionkrát za sekundu, takže systém je jednodušší popisovat jako jeden celek. V běžných kovech (grafen můžeme konec konců také považovat za kov) podobné chování dosud nikdy pozorováno nebylo.
Autoři výzkumu zopakovali tvrzení, podle něhož se elektrony navíc chovají jako relativistické objekty s málem nulovou klidovou hmotností. Dokonce se prý elektrony v grafenu dají popisovat i tak, jako by měly různé náboje, takže se pak neodpuzují. K tomu je ale třeba, aby grafen byl jednak čistý (hlavní autor výzkumu Philip Kim musel nejprve vyvinout i vlastní technologii přípravy), jednak co nejlépe izolovaný od okolí; v popsaném experimentu byly plátky grafenu umístěny mezi izolanty, které navíc měly na atomové úrovni zarovnaný povrch, takže ani grafen se nezvlnil; jinak se „efekt vlny“ vůbec dostavit nemusí.
Předpokládané průmyslové aplikace grafenu zahrnují mnoho oblastí, od náhrady křemíku přes chlazení elektroniky až po vlákno výtahu na oběžnou dráhu; grafen je průhledný, vysoce tepelně vodivý a extrémně pevný. To, že elektrony v grafenu tečou jako vlna, má samozřejmě vliv i na přenos tepla. Na něm se podílí kromě elektronů i vibrace struktury atomových jader (řekněme krystalové mřížky), v tomto případě se ale podařilo stanovit pouze příspěvek elektronů. Každopádně jde také o dosud nejpřesnější změření tepelné vodivosti grafenu.
Vědci dokonce tvrdí, že popsané uspořádání by mohlo fungovat i jako simulace jiných relativistických či kvantových jevů včetně černých děr („černé díry na čipu“ by samozřejmě byly pro experimentátory podstatně přístupnější).
