Учёные из России выявили, что электроны в определённых наноструктурах демонстрируют себя исключительным образом, превращаясь в сверхтекучую электронную жидкость, которая может быть использована для разработки сверхбыстрой электроники. Результаты исследования опубликованы в журнале PNAS.
Григорий Фалькович из Института проблем передачи информации РАН и Института науки Вейцмана в Реховоте (Израиль) отметил, что по общепринятому мнению считается, что электроны перемещаются быстрее всего в вакууме, без столкновений с другими частицами или атомами. Такой ток электронов называется баллистическим движением, как снаряды, летящие к цели.
Григорий Фалькович является одним из мировых лидеров в гидродинамике. Его теоретические и экспериментальные работы захватывают весь диапазон от ламинарных течений электронов в графене до нелинейных волн и развитой турбулентности в разных средах. Также ученый является одним из лидеров в области неравновесной физики, где ему принадлежит модифицированная флуктуационно-диссипативная теорема.
Однако, не так давно Фалькович и его команда обнаружили, что электроны могут двигаться быстрее обычного, если они взаимодействуют и образуют квантовую жидкость при прохождении через нанометровые фрагменты графена. В этом случае сопротивление току может быть значительно ниже баллистического предела.
Этот эффект достигается благодаря тому, что электроны в потоке квантовой жидкости обходят препятствия, а не сталкиваются с ними. До сих пор сверхпроводимость была самым известным механизмом переноса электронов со сверхмалыми потерями энергии, но вязкая электронная жидкость может течь при более высоких температурах, открывая новые возможности для развития наноэлектроники.
Кроме того, год назад Фалькович и Леонид Левитов предположили, что квантовая электронная жидкость может течь в направлении, противоположном закону Ома, создавая отрицательное сопротивление. Это предсказание было подтверждено экспериментом с участием нобелевских лауреатов Константина Новоселова и Андрея Гейма, результаты которого были опубликованы в журнале Science в марте того же года.