對(duì)于大多數(shù)金屬，電導(dǎo)率受到晶體缺陷的限制，當(dāng)電子通過(guò)材料時(shí)，會(huì)像臺(tái)球一樣頻繁散射，而在石墨烯中卻能像液體一樣流動(dòng)，對(duì)于這種特殊行為的解釋，將影響到未來(lái)納米電子電路的設(shè)計(jì)。下面讓我們一起來(lái)探究一下這種行為產(chǎn)生的原因吧！

在一些高品質(zhì)的材料（如石墨烯）中，電子可以傳播微米距離而不散射，從而提高電導(dǎo)率的數(shù)量級(jí)。這種所謂的彈道區(qū)，賦予了任何一種普通金屬以最大可能的電導(dǎo)率，被稱為L(zhǎng)andauer-Buttiker輸運(yùn)理論。

曼徹斯特大學(xué)的研究人員，與Marco Polini教授和Leonid Levitov教授共同帶領(lǐng)的理論物理學(xué)家們合作發(fā)現(xiàn)，Landauer的基本限制可能在石墨烯中被破壞。更令人著迷的是，原因正在于這個(gè)機(jī)制本身。

去年，一個(gè)被稱為“電子流體動(dòng)力學(xué)”的固態(tài)物理學(xué)新領(lǐng)域激發(fā)了人們巨大的科學(xué)興趣。三個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)（包括曼徹斯特大學(xué)進(jìn)行的一個(gè)實(shí)驗(yàn)）表明，在特定溫度下，電子頻繁進(jìn)行碰撞，最后像粘性流體一樣連續(xù)流動(dòng)。

這項(xiàng)新的研究表明，這種粘性流體比彈道電子更具導(dǎo)電性。結(jié)果是相當(dāng)直觀的，因?yàn)橥ǔＩ⑸鋾?huì)抑制電子在晶體內(nèi)的移動(dòng)，從而降低材料的導(dǎo)電性。然而，當(dāng)電子彼此碰撞時(shí)，它們會(huì)開(kāi)始一起工作并且減輕電流流動(dòng)。

這是因?yàn)橐恍╇娮油Ａ粼诰w邊緣附近，動(dòng)量耗散最多，移動(dòng)相當(dāng)緩慢。同時(shí)，它們保護(hù)鄰近的電子免受與這些區(qū)域的碰撞。因此，一些電子在他們的同伴的引導(dǎo)下通過(guò)隧道，超級(jí)順暢。

安德烈·蓋姆爵士說(shuō)：“我們?cè)趯W(xué)校學(xué)過(guò)，額外的障礙總是會(huì)產(chǎn)生額外的電阻。在我們的實(shí)驗(yàn)中，由電子散射引起的紊亂實(shí)際上減少了而不是增加了電阻。這是獨(dú)一無(wú)二且非常違反常識(shí)的：當(dāng)電子形成液體時(shí)，比在沒(méi)有阻力的地方（例如真空）傳播得更快。”

研究人員測(cè)量了石墨烯收縮的阻力，發(fā)現(xiàn)其隨著溫度的升高而降低，與預(yù)期摻雜石墨烯的一般金屬行為相反。

通過(guò)研究在收縮過(guò)程中阻力如何隨溫度變化，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種新的物理量，粘性電導(dǎo)。測(cè)量它們使得科學(xué)家們能夠以非常高的精度確定電子粘度，提取值與理論值具有顯著的定量一致性。

這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在期刊Nature Physics上。