En étudiant comment les électrons du graphène bidimensionnel peuvent littéralement agir comme un liquide, les chercheurs ont ouvert la voie à de nouvelles recherches sur un matériau qui a le potentiel de permettre à de futurs dispositifs informatiques électroniques de dépasser les transistors au silicium.

Recherche d'une nouvelle méthode pour démontrer plus précisément le comportement des électrons de type liquide dans le graphène, développé par le chercheur de Rensselaer Ravishankar Sundararaman et une équipe de Quazar Technologies en Inde dirigée par Mani Chandra, a été récemment publié dans Examen physique B .

Le graphène est une couche atomique unique de graphite qui a attiré beaucoup d'attention en raison de ses propriétés électroniques uniques. Récemment, Sundararaman a dit, les scientifiques ont proposé que, dans les bonnes conditions, les électrons du graphène peuvent s'écouler comme un liquide d'une manière différente de tout autre matériau.

Pour illustrer cela, Sundararaman compare les électrons à des gouttes d'eau. Lorsque quelques gouttelettes tapissent le fond d'un bocal, leur mouvement est prévisible car ils suivent le mouvement du conteneur lorsqu'il est incliné d'un côté à l'autre. C'est ainsi que les électrons se comportent dans la plupart des matériaux lorsqu'ils entrent en contact avec des atomes et rebondissent sur eux. Cela conduit à la loi d'Ohm, l'observation que le courant électrique circulant à travers un matériau est proportionnel à la tension appliquée à ses bornes. Retirer la tension, et le courant s'arrête.

Imaginez maintenant un verre à moitié plein d'eau. Le mouvement du liquide, d'autant plus que vous secouez le bocal, est beaucoup moins uniforme car les molécules d'eau entrent principalement en contact les unes avec les autres au lieu des parois du pot, permettant à l'eau de couler et de tourbillonner. Même quand tu arrêtes de bouger la vitre, le mouvement de l'eau continue. Sundararaman compare cela à la façon dont les électrons continuent de circuler dans le graphène, même après l'arrêt de la tension.

Les chercheurs savaient que les électrons du graphène avaient le potentiel d'agir de cette façon, mais mener des expériences pour créer les conditions nécessaires à ce comportement est difficile. Précédemment, Sundararaman a dit, les scientifiques ont appliqué une tension à un matériau et recherché une résistance négative, mais ce n'était pas une méthode très sensible.

Les calculs de Sundararaman et de son équipe présentés dans ce dernier ouvrage montrent qu'en faisant osciller la tension, imitant le mouvement de secousse dans l'exemple du bocal, les chercheurs peuvent identifier et mesurer plus précisément les vortex créés et le comportement hydrodynamique des électrons.

"Vous pouvez en tirer des propriétés électroniques vraiment étranges et utiles, " dit Sundararaman, professeur assistant en science et ingénierie des matériaux. "Parce qu'il coule comme un liquide, il a le potentiel de garder son élan et de continuer. Vous pourriez avoir une conduction avec beaucoup moins de perte d'énergie, ce qui est extrêmement utile pour fabriquer des appareils à faible consommation très rapidement."

Sundararaman a clairement indiqué que beaucoup plus de recherches doivent être effectuées avant qu'un appareil comme celui-ci puisse être créé et appliqué à l'électronique. Mais la méthode que cet article expose, y compris les mesures qui, selon les chercheurs, devraient être prises, permettra une observation plus précise de ce flux hydrodynamique d'électrons dans le graphène et d'autres matériaux prometteurs.