نوروز 96

گرافن مایع، کلید درک سیاهچاله‌ها

دانشمندان دانشگاه هاروارد و شرکت فناوری BBN ریتون دریافته‌اند که ذرات باردار درون گرافن با خلوص بالا مانند مایعی با خواص نسبیتی رفتار می‌کنند.



به گزارش سرویس علمی ایسنا، این کشف می‌تواند به دستگاه‌هایی منجر شود که گرما را بطور کارآمدی به برق تبدیل می‌کنند یا تراشه‌های مبتنی بر گرافن که می‌توانند به دقت رفتار اجسام سماوی دور مانند ابرنواخترها و سیاهچاله‌ها را مدلسازی کنند.

گرافن بشدت سبک و قوی بوده، یک رسانای بزرگ حرارت و برق است و همچنین بسیار سفت و رسانا است. این مجموعه منحصربفرد ویژگی‌ها نشان می‌دهد که این ماده می‌تواند جایگزین سیلیکون در دستگاه‌های الکترونیکی و لیتیوم در باتری‌هایی با چگالی بالا شود. همچنین از دیگر توانایی‌های گرافن می‌توان به قابلیت استفاده از آن در نانولوله‌های کربنی و حتی ساخت آسانسورهای فضایی اشاره کرد.

ساخت گرافن بسیار ساده است و تنها به یک نوار چسب برای کندن لایه لایه بلورهای گرافیت تا یک لایه نهایی نیاز دارد. اما از آنجایی که محصول نهایی تنها یک اتم ضخامت دارد، بررسی خواص گرافن کار راحتی نیست.

محققان اکنون روشی را برای منزوی کردن گرافن با خلوص بالا شناسایی کرده و از آن برای کشف یک ویژگی قابل توجه دیگر این ماده استفاده کرده‌اند. آن‌ها برای نخستین بار در مورد فلزات دریافته‌اند که ذرات باردار در گرافن مانند مایع رفتار کرده که در آن بجای اجتناب از یکدیگر، هزاران میلیارد بار در ثانیه با هم برخورد می‌کنند.

دانشمندان ابتدا نمونه‌ای گرافن خالص را با حفظ آن بین لایه‌هایی از یک بلور عایق شفاف موسوم به نیترید بور شش ضلعی که به آن به دلیل خواص و ساختار اتمی مشابه، گرافن سفید نیز گفته می‌شود، ایزوله کردند.

آنها سپس انتهای ورق گرافن را با ذرات باردار پوشانده و جریان بار را در زمان اعمال جریانات الکتریکی و حرارتی مشاهده کرد.

زمانی که بیشتر مواد در معرض یک میدان الکتریکی قرار می‌گیرند، الکترون‌های دارای بار منفی و چاله‌های الکترون دارای بار مثبت آن‌ها در جهات مختلف هدایت می‌شوند. در مقابل، تغییر دما باعث می‌شود هر دو نوع بار، در یک جهت حرکت کنند. در هر مورد، ذرات باردار بندرت با هم تعامل دارند.

اما یافته‌های محققان نشان داد که در گرافن با خلوص بالا شرایط به شکل دیگری رقم می‌خورد. طبیعت دو بعدی و ساختار لانه زنبوری ماده باعث حرکت ذرات باردار در یک مسیر و برخوردهای مکرر آن‌ها شد که در نهایت یک پلاسمای با تعامل بسیار بالا و شبه نسبیتی موسوم به سیال دیراک را شکل داد.

به گفته محققان، این نخستین سیستم مدلسازی از هیدرودینامیک نسبیتی در یک فلز است.

این یافته‌ها در مجله ساینس منتشر شده است.

منبع :