很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，科學(xué)家就預(yù)測(cè)，電子可像水一樣流動(dòng)，但電子的這種行為一直未被觀(guān)察到。現(xiàn)在，以色列科學(xué)家在最新一期《自然》雜志刊文稱(chēng)，他們首次觀(guān)測(cè)到電子的這一奇特行為，這一最新研究有望催生低功率電子設(shè)備。

魏茲曼科學(xué)研究所的沙哈爾·伊拉尼教授說(shuō)：“理論表明，液態(tài)電子可以做到其他類(lèi)電子做不到的事情。但要獲得清晰而確鑿的證據(jù)，證明電子的確可以形成液態(tài)，我們希望能直接看到其流動(dòng)的情形。”

為使電子像液體一樣流動(dòng)，需要一種更高級(jí)的導(dǎo)體，如石墨烯——單個(gè)原子厚的碳薄層。但讓石墨烯等材料內(nèi)的電子流可視化并非易事，因?yàn)樽龅竭@一點(diǎn)需要一項(xiàng)特殊技術(shù)。這種技術(shù)必須足夠“強(qiáng)大”，可以窺視材料內(nèi)部；同時(shí)又必須足夠“溫柔”，不會(huì)破壞電子流。

像水一樣流動(dòng)的電子（藝術(shù)圖）。圖片來(lái)源：以色列魏茲曼科學(xué)研究所

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng) 10 日?qǐng)?bào)道，魏茲曼團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了這一技術(shù)。他們研制出一種由碳納米管晶體管制成的納米級(jí)探測(cè)器，該探測(cè)器可以前所未有的靈敏度對(duì)流動(dòng)電子成像。約瑟夫·蘇爾皮齊奧博士說(shuō)：“這種技術(shù)比其他方法至少靈敏 1000 倍，使我們能對(duì)以前只能間接研究的現(xiàn)象進(jìn)行直接研究。”

英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的安德烈·吉姆教授團(tuán)隊(duì)研制出了引導(dǎo)電子流動(dòng)的石墨烯通道，類(lèi)似于引導(dǎo)水流的管道。研究人員用碳納米管晶體管探測(cè)器對(duì)其進(jìn)行觀(guān)察和成像，他們觀(guān)察到，石墨烯內(nèi)電子在通道中心流動(dòng)得更快；在壁上流動(dòng)得更慢。

研究人員指出，電子可像液體一樣流動(dòng)，這有望催生新型電子設(shè)備，包括借助流體動(dòng)力流降低電阻的低功率設(shè)備等。

研究人員解釋道：“鑒于計(jì)算中心和消費(fèi)電子產(chǎn)品耗能越來(lái)越多，且氣候變化帶來(lái)的影響不斷加劇，找到使電子在電阻更小的情況下流動(dòng)的方法勢(shì)在必行。”

總編輯圈點(diǎn)

我們常說(shuō)電流，那電流真的是電在流動(dòng)嗎？教科書(shū)告訴我們，電流只是電荷的定向移動(dòng)，是自由電子一個(gè)接一個(gè)的將能量傳遞出。我們一般也都把電流理解為一種形象化的說(shuō)法，不會(huì)真的想去“看”電是怎么“流”的。但現(xiàn)在科學(xué)家證實(shí)，電子其實(shí)是可以像水流過(guò)管道一樣流動(dòng)的，只是這種行為一直未被觀(guān)察到而已。其可視化后的一個(gè)最大用處，就是可以被利用來(lái)研發(fā)前所未有高效的電子設(shè)備。