Grafen še vedno preseneča, tudi dve desetletji po odkritju, Kvantna tekočina. Najnovejše raziskave so odkrile še eno nenavadno lastnost tega materiala, ki nas sili, da na novo pogledamo na zakone fizike, ki urejajo mikrosvet. Izkazalo se je, da se lahko elektroni v grafenu pod določenimi pogoji obnašajo na način, ki je bil doslej v laboratorijskih pogojih nemogoč. To odkritje odpira vrata povsem novim tehnološkim uporabam in globljemu razumevanju narave snovi.
Elektroni kršijo temeljni zakon fizike Ekipa znanstvenikov iz Indijskega inštituta za znanost in Nacionalnega inštituta za materialno znanost je delala z ultračistimi vzorci grafena.
Med merjenjem električne prevodnosti in toplotne prevodnosti so opazili nekaj nepričakovanega. Kot se je izkazalo, je povečanje ene od teh lastnosti povzročilo zmanjšanje druge. Ta pojav očitno krši Vidman-Francov zakon, po katerem morata biti v kovinah obe lastnosti sorazmerni. Odstopanje od tega pravila je preseglo 200-kratno normo pri nizkih temperaturah, kar je brezprecedenčen rezultat.
Dirrakova tekočina. Stanje snovi, kot v pospeševalniku delcev
Nenavadno obnašanje elektronov se kaže v tako imenovani Dirrakovi točki, to je v specifičnem stanju, v katerem grafen ni niti kovina niti izolator. V tem trenutku elektroni prenehajo delovati kot posamezne delce in se začnejo gibati skupaj, pri čemer tvorijo nekaj podobnega tekočini. Ta kvantna tekočina elektronov, imenovana Diracova tekočina, ima sto krat manjšo viskoznost kot voda. Njene hidrodinamične lastnosti spominjajo na kvark-gluonsko plazmo, ki jo opazujemo v pospeševalnikih delcev.
Raziskovalci so izmerili viskoznost te kvantne tekočine in ugotovili, da se približuje teoretični meji najbolj »tekoče« snovi, ki jo je mogoče doseči.
Kaj bo z raziskavami?
To odkritje ima dvojni pomen. Po eni strani grafen postaja idealna platforma za preučevanje pojavov visokoenergetske fizike, brez da bi bilo treba graditi drage pospeševalnike delcev. Po drugi strani pa so lahko praktične uporabe enako zanimive. Prisotnost Diracove tekočine v grafenu odpira možnosti za razvoj naprednih kvantnih senzorjev, ki so sposobni zaznati izredno šibke električne signale in magnetna polja.
Ti senzorji bi lahko našli uporabo v medicini, astronomiji ali navigacijskih sistemih nove generacije. Vse to zaradi dejstva, da elektroni v grafenu lahko tečejo kot idealna tekočina, kar zmanjša izgube energije in poveča občutljivost meritev. Ostaja velika neznanka, kdaj bo takšna rešitev prestopila meje laboratorija. Vendar pa najnovejše raziskave kažejo, da nas en sloj ogljikovih atomov še vedno lahko preseneča in odpira nove perspektive tako za znanost kot za tehnologijo.
