ملخصات الأبحاث

تصوير تدفق الإلكترونات الهيدروديناميكي بدون مقاومة «لانداور-شارفين»

.C. Kumar et al

  • Published online:

عادةً ما تنشأ المقاومة الكهربية من عيوب البنية الشبكية. ولكن حتى البنية الشبكية المثالية لها حد مقاومة أساسي، وهذا الحد يُعيَّن بواسطة قدرة «لانداور» التوصيلية، الناتجة من عدد محدود من الأوضاع الإلكترونية الشائعة. وهذه المقاومة، التي أوضح شارفين أنها تظهر عند نقاط التلامس في الدوائر الكهربائية لدى الأجهزة الإلكترونية، تحدد حدَّ التوصيل النهائي للإلكترونات غير المتفاعِلة. وقد شهدت السنوات الأخيرة ظهور أدلة متزايدة على ظواهر إلكترونية هيدروديناميكية، ما دفع واضعي النظريات الحديثة إلى التساؤل عما إذا كان يُمكن لمائع إلكتروني أن يكسر حد «لانداور-شارفين» الأساسي تمامًا.

لذا، أقدم الباحثون، في هذا البحث المنشور، على استخدام تقنية قائمة على ترانزستور أحادي الإلكترون، ليصوِّروا بها تدفق الإلكترونات في أجهزة جرافينية، تتسم بمستوًى عالٍ من حركية الإلكترونات، ومكوَّنة من أقراص «كوربينو» للإجابة عن هذا السؤال. لجأ الفريق، أولًا، إلى تصوير التدفقات البالِستية (أي التي تنساب دون عوائق) عند درجات حرارة منخفضة يوجد عندها الهيليوم في حالة سائلة، فيرصدون بذلك مقاومة من نوعية «لانداور-شارفين»، لا تظهر عند نقاط التلامس، بل توجد موزَّعة عبر جسم الجهاز كله. وهذا يؤكِّد أصل فضاء الطور الخاص بهذه المقاومة؛ إذ تبرُز من تدرُّجات مكانية في عدد أوضاع التوصيل.

وعرض الباحثون في دراستهم تفاصيل التدفق الهيدروديناميكي الخالص عند درجات حرارة مرتفعة، وذلك عن طريق تحديد التشتُّت القائم على التفاعل بين الإلكترونات والفونونات، وأخذه في الحسبان. واللافت أنهم وجدوا أنَّ تدفقات الإلكترونات الهيدروديناميكية تزيل مقاومة «لانداور-شارفين» الموجودة عبر الجسم. وأخيرًا، يصور الباحثون تدفقات هيدروديناميكية مغناطيسية لولبية في أقراص «كوربينو»، ويوضحون نطاق الطول الناشئ الأساسي الذي تنبأت به نظريات هيدروديناميكية؛ وهو ما يُعرَف باسم «طول جيرزي».

تُثبت هذه النتائج، التي توصَّل إليها الباحثون، أنَّ بعض الموائع الإلكترونية يُمكن أن تتجاوز الحدود الأساسية للإلكترونات البالِستية، وهو ما يحمل تضمينات مهمة للعلوم الأساسية والتقنيات مستقبلية.