“电子液体”挑战传统物理定律

参考消息网报道 据俄罗斯《消息报》网站5月9日报道，一个国际物理学家团队报告称，在石墨烯中观察到一种不寻常的电子状态，它们表现得像一股几乎没有内摩擦的液体。这一发现不仅有助于更深入地理解物质在量子层面的行为，还可能成为新技术的基石。

通常，我们对电流的理解相当简单：电子在导体中运动，与原子碰撞，能量损失，转化为热能。但在仅有原子厚度的石墨烯中，这一常规图景可能完全改变。来自印度科学研究所和日本国立材料科学研究所的国际物理学家团队首次通过实验证实了一种特殊状态：电子不再像独立粒子，而是表现得像一股流体。

为了观察到这一效应，科学家们必须制造出几乎没有缺陷的超纯石墨烯样品。在这种条件下，电子不再被杂质“绊住”，而是开始彼此剧烈相互作用，结果产生了一种协调一致的流动，外观上确实类似液体流动。研究人员用水来比喻并非偶然：在普通导体中，电流更像沙流，粒子不断碰撞、彼此阻碍；而在这里，它变成了损耗极小的顺滑流动。

不过，莫斯科大学教授尼古拉·克列诺夫解释说，不应从字面上去理解“电子液体”一词。

他说：“这并不是物质的一种新聚集态，而是固体内部电子行为的一种特殊模式。这里指的是准粒子的集体运动，其中电子之间的强相互作用起着关键作用。正是这些相互作用产生了流动性效应。”

这种状态在所谓的“狄拉克点”（即石墨烯处于金属与绝缘体边界的一种特殊状态），表现得最为明显。在这里，电子失去了“个体性”，开始同步运动。在这种被称为狄拉克流体的状态下，材料表现出的行为甚至出乎物理学家的意料。例如，研究发现，热量和电荷在其中的传播方式不同，而在普通金属中，这两个过程是紧密相关的。

克列诺夫强调，经典物理学通过维德曼-弗兰兹定律描述它们之间的联系，但实验中的偏差超过了200倍。这看起来像是违反了基本定律，但实际上是该定律在这些条件下已经失效。在狄拉克流体状态下，热量和电荷是通过不同的机制传输的：热量由集体激发传递，而电流则由电荷运动传递。

如果电子能够协同运动且损耗极小，这将为研制更高效的电子器件和超灵敏传感器开辟道路。（编译/魏良磊）