Grafenul, un material despre care se știa multe, a surprins cercetătorii cu o anomalie care ar putea rescrie unele dintre cele mai stabilite legi ale fizicii. Studiile recente arată că acest material bidimensional, format dintr-un singur strat de atomi de carbon, pare să sfideze regulile cunoscute despre modul în care căldura și electricitatea se comportă, deschizând noi posibilități în cercetarea științifică.
De ani buni, fizicienii au încercat să înțeleagă mai bine comportamentul electronilor, în special capacitatea acestora de a curge fără rezistență, asemenea unui fluid perfect. Acest lucru s-a dovedit a fi dificil de observat experimental, din cauza imperfecțiunilor inerente ale materialelor. Acum, rezultatele preliminare obținute de o echipă de cercetători, în colaborare cu specialiști din institute de cercetare din India, sugerează că grafenul ar putea oferi un teren propice pentru studierea acestui fenomen.
Un experiment care contrazice așteptările
Pentru a investiga proprietățile grafenului, cercetătorii au creat mostre extrem de pure și au măsurat cu precizie modul în care acestea conduc electricitatea și căldura. Rezultatul experimentului a fost neașteptat. Conductivitatea electrică și cea termică nu au evoluat în mod similar, așa cum se anticipa, ci în direcții opuse. Pe măsură ce conductivitatea electrică creștea, cea termică scădea.
Această constatare contrazice legea Wiedemann-Franz, un principiu fundamental care afirmă că în metale, transportul de căldură și transportul electric sunt proporționale. Diferențele observate au fost semnificative, atingând valori de peste 200 de ori la temperaturi scăzute. Această descoperire sugerează că comportamentul electronilor în grafen este mult mai complex decât se credea anterior.
Electroni care curg ca un lichid
Fenomenul neobișnuit a fost observat într-o stare specială a grafenului, cunoscută sub numele de „punctul Dirac”. În această stare, electronii nu mai acționează individual, ci colectiv, ca un fluid. Acest comportament se aseamănă cu cel al plasmei quarc-gluon, un amestec de particule subatomice extrem de energice observat în acceleratoarele de particule de la CERN.
Cercetătorii au descoperit că acest „fluid” are o vâscozitate extrem de scăzută, apropiindu-se de idealul unui fluid perfect, ceea ce deschide noi perspective pentru înțelegerea fenomenelor cuantice. Grafenul ar putea deveni o platformă importantă pentru experimente care până acum erau posibile doar în condiții extreme. Mai mult, această descoperire ar putea duce la dezvoltarea unor senzori cuantici extrem de sensibili, cu aplicații potențiale în diverse domenii.
Concluziile acestei cercetări au fost publicate în revista Nature Physics, oferind o nouă perspectivă asupra proprietăților unice ale grafenului și potențialelor sale aplicații.
Sursa: Antena 3
