石墨烯电子表现出完美液体特性

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作者：马库斯·穆勒 来源：PRL 发布时间：2009-7-16
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2 E% L  U* Y5 N+ }# |0 s% [在特定材料中，电子碰撞的速率与其温度密切相关。而只有一个原子厚度的石墨烯并不符合这个规律，在很宽的温度范围内，石墨烯中电子可呈现出一种强相互作用的漩涡状。此项发现由意大利科学家发表在7月6日的《物理评论快报》（PRL）网络版上。
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! N( _/ c) s; `8 d6 C该发现表明，石墨烯中电子的行为就像一种近乎完美的液体（具有高度湍流性、极低的黏性）。石墨烯在接近“量子临界点”时就会出现这样的特性，量子临界点是物体打破普通物理学规则的一个过渡状态。一块冰只能在很窄的温度范围内溶化成水，而向完美液态的过渡可发生在超过这个量子临界点很宽的温度范围内。* E/ ~  T- v, q( V

. v2 i. c- d- f为了理解石墨烯强作用电子的动态特性，意大利阿布杜斯-萨拉姆国际理论物理中心的马库斯·穆勒及其同事利用量子动力学理论计算出了石墨烯黏度与其熵的比值，熵表示系统的无序程度。石墨烯的比值接近物理学家计算出的比值下限，也接近在夸克—胶子等离子体（只存在于宇宙大爆炸后的物质超热状态）中观察到的下限比值。与气体的表现不同，夸克—胶子等离子体的表现更像是一种黏度极低的液体，这是物理学家在美国布鲁克海文国家实验室相对论重离子碰撞实验中得出的结论。; S7 f9 f  u2 o

- a# c4 \# q  m; T- G0 Q$ A研究人员表示，石墨烯的这种不同寻常的低黏度及强烈的电子相互作用，为一些有趣的纳米电子应用提供了可能。通常情况下，材料的电阻不会随电压的改变而改变，但在石墨烯中这种“独立性”被打破了。. X1 E# u/ k% A. P, O2 Z
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像电子这样的带电粒子的相互作用，也称为库仑作用。美国路易斯安那大学的物理学家丹尼尔·希伊表示，库仑作用在石墨烯的研究中通常被忽略，但此次新研究揭示了石墨烯中库仑作用的重要性。此项工作的耐人寻味之处还在于，其为人们提供了第三个近乎完美液体的例子，此前，人们已在夸克—胶子等离子体和锂超冷原子中发现过这种现象。（来源：科技日报 冯卫东）
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