Российские физики обнаружили, что в некоторых наноструктурах электроны ведут себя крайне необычно, превращаясь в сверхтекучую «электронную жидкость», пригодную для создания сверхбыстрой электроники, говорится в статье, опубликованной в журнале PNAS.

«Эффект может иметь значительные практические приложения в создании новой «вязкой электроники» на основе графена и других наноматериалов», – рассказывает Григорий Фалькович из Института проблем передачи информации РАН и Института науки Вейцмана в Реховоте (Израиль). По его словам, традиционно считается, что электрон быстрее всего переместится из одной точки в другую, если будет двигаться не через проводник, а через полный вакуум, не сталкиваясь с другими частицами или атомами. Такой ток электронов, традиционно называемый «баллистическим» движением по аналогии со снарядами, летящими по воздуху к цели, считается почти недостижимым идеалом для проводников. Предполагается, что баллистические потоки электронов могут существовать внутри листов графена или в углеродных нанотрубках, однако пока никому не удалось увидеть этот эффект или доказать, что он существует.

Григорий Фалькович и его коллеги выяснили, что электроны могут двигаться еще быстрее, если они не летят свободно, а взаимодействуют, образуя квантовую жидкость при движении через нанометровые кусочки графена. В таком случае сопротивление току может быть гораздо ниже баллистического предела. Этот эффект достигается за счет того, что в потоке квантовой жидкости электроны не налетают на препятствия, а как бы обтекают их.

До сих пор самым известным механизмом переноса электронов со сверхмалыми потерями энергии была сверхпроводимость, открытая в начале XX века. В отличие от сверхпроводящего тока, вязкая «электронная жидкость» может течь при довольно высоких температурах, что открывает совершенно новые перспективы для развития наноэлектроники. Более того, год назад Григорий Фалькович и Леонид Левитов показали, что квантовая электронная жидкость может течь в направлении, противоположном закону Ома, создавая отрицательное сопротивление.

Как отмечает пресс-служба ИППИ РАН, это предсказание, опубликованное в Nature Physics, практически одновременно было подтверждено экспериментом, осуществленном при участии нобелевских лауреатов Константина Новоселова и Андрея Гейма, статья которых появилась в марте того же года в журнале Science. Эти «реки электронов», как тогда их назвали Гейм и Новоселов, помогут не только найти новые применения для графена и других наноматериалов, но и понять, что происходит с материей в черных дырах и других экзотических средах, где материя ведет себя как некая форма жидкости.

stfw.ru