Графен нарушил фундаментальный закон физики: электроны потекли как идеальная жидкость
*
Физики почти 170 лет считали, что соотношение между теплопроводностью и электропроводностью материалов описывается строгим и универсальным законом Видемана-Франца. Однако в сверхчистом графене этот закон неожиданно и очень сильно нарушился.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Physics, учёные из Индийского института науки и Национального института материаловедения Японии изучали поведение электронов в графене высочайшей чистоты. При определённых условиях, вблизи так называемой точки Дирака, электроны начинают вести себя не как отдельные частицы, а как почти идеальная жидкость с крайне низкой вязкостью.
В этом состоянии соотношение между тепловой и электрической проводимостью отклонилось от классического закона более чем в 200 раз при низких температурах. При этом обе проводимости следовали одной универсальной квантовой константе. По сути, графен в таком режиме оказался ближе всего к «идеальной жидкости», которую раньше наблюдали только в кварк-глюонной плазме при столкновениях тяжёлых ионов в ускорителях CERN.
Авторы подчёркивают, что это проявление универсальности квантовой критической динамики. Электроны демонстрируют коллективное поведение, похожее на то, что происходит в самых экстремальных условиях Вселенной — от чёрных дыр до ранней Вселенной. Такое сильное нарушение классического закона раньше не наблюдалось ни в одном материале.
Открытие имеет важные практические последствия. Сверхнизкая вязкость и необычные транспортные свойства могут быть использованы для создания сверхчувствительных сенсоров, новых квантовых устройств и элементов для будущих квантовых компьютеров. Кроме того, полученные результаты помогают лучше понять, как ведут себя сильно взаимодействующие квантовые системы в целом.
Графен уже не раз удивлял физиков своими необычными свойствами. Теперь он показал, что даже фундаментальные законы, считавшиеся незыблемыми, могут вести себя по-новому в правильно подготовленном материале.
Пока это фундаментальное открытие, сделанное на лабораторных образцах высочайшей чистоты. Но оно открывает новую страницу в понимании квантовой гидродинамики и может повлиять на развитие будущих технологий.
Источник: Majumdar A. et al. Universality in quantum critical flow of charge and heat in ultraclean graphene. Nature Physics (2026). https://doi.org/10.1038/s41567-025-02972-z
Спасибо, что читаете «Капитал страны»! Получайте первыми самые важные новости в нашем Telegram-канале или Вступайте в группу в «ВКонтакте» или в «Одноклассниках»
*
Написать комментарий