電子學的案例
基于第三代半導體材料的壓電電子學和壓電光電子學
【引言】
以氮化鎵，碳化硅和氧化鋅等為代表的第三代半導體材料已經在消費電子，5G通訊，電動汽車，光電通信等諸多新興領域得到廣泛應用。這些寬禁帶材料同時也具有非中心對稱的晶體結構，因而表現出顯著的壓電特性。然而這些材料中壓電極化電荷和半導體特性的耦合過程長期以來被忽略。
針對壓電半導體中極化電荷和半導體特性耦合過程的研究和應用，佐治亞理工學院及中國科學院北京納米能源與系統研究所的王中林院士分別于2007年和2010年首次提出壓電電子學和壓電光電子學的基本概念和原理，并建立了壓電電子學和壓電光電子學這兩大新興學科。在壓電電子學效應中，壓電半導體材料受機械作用產生的極化電荷對金屬-半導體肖特基結或p-n結界面處的載流子傳輸過程進行有效調制，實現了將外部機械信號轉變為壓電電子學器件（例如晶體管，邏輯電路等）中的門控信號。在壓電光電子電子學效應中，壓電半導體材料受機械作用產生的極化電荷對光生載流子的產生，復合，分離以及輸運的過程進行有效調制，實現了將外部機械信號轉變為壓電光電子學器件（例如光電探測器，發光二極管等）中的門控信號。
壓電電子學和壓電光電子學不僅提供了豐富的基礎研究機會，并在人機交互、微納機電器件、傳感和自驅動系統，人工智能等領域也具有廣闊的應用前景，由此激發了科研人員在這個領域的研究興趣。近年來對于壓電電子學和壓電光電子學的基礎及應用研究取得了快速地發展。多種功能材料中的壓電電子學和壓電光電子學的基本效應得到了系統深入地研究，相關的理論體系得以建立，諸多壓電電子學和壓電光電子學器件也被設計研發。為增進研究者們對壓電電子學與壓電光電子學的理解以推進其實際應用，王中林院士組織領域內研究者在2018年12月的美國材料學會會刊（MRS Bulletin）上撰寫了主題為“壓電電子學和壓電光電子學”的專刊。
展開 Ansys | 什么是光電子學？
光電子學（optoelectronic或optronics）絕不僅僅是光子學的一個子領域，而是光學和電子學交叉領域的關鍵學科，推動著通信、成像、傳感和能源等領域的創新發展。盡管光電子學位于兩個物理領域的交叉地帶，但同時又具有其獨特的器件體系，主要涉及光的發射或探測。
就此而言，光電器件（optoelectronic devices）要么使用光信號并將其轉換為電輸出，要么采用電輸入并將其轉換為光信號。光電器件也可以歸類為能量轉
這類器件對于許多高科技行業都至關重要，包括汽車、軍事和國防、航空航天、能源、醫療、消費類電子和電信行業。
當今的一些主要光電組件包括：
光電二極管
激光二極管
發光二極管（LED）和micro-LED
光敏電阻
太陽能電池（光伏器件）
光纖電纜
光電晶體管
光電探測器
在這些行業中，光電器件廣泛應用于各種領域，包括：
攝像頭
醫療成像/醫療傳感器（內窺鏡等）
醫療診斷（心率監測器等）
激光雷達和其他汽車傳感器
顯示器
遠程制導系統
激光
日常電子產品，從智能手機和智能手表到LED照明、咖啡機和現代家用電器
光敏開關設備
激光打印機
“光電子學”與“電子學和光學”
傳統的半導體電子學和光學系統，使用電子來傳輸電磁信息信號。光電子學與傳統電子學有所不同，因為它還包含來自光的信息，涵蓋紫外線、可見光和紅外波長。
不同于對光進行被動調制的純光學系統（如反射鏡、透鏡和濾光片），光電器件會主動地轉換光信號和電信號，從而為攝像頭、光纖、激光和光電探測器等技術提供支持。這些器件能夠更直接地與穿過光學元件的光波的電磁場相互作用，例如與偏振相互作用。
展開 中科院北京納米能源所王中林團隊：超短溝道的壓電電子學晶體管
【圖文導讀】
圖1基于二維氧化鋅的超薄壓電電子學晶體管
(a) 具有纖鋅礦結構的超薄氧化鋅結構示意圖
(b) 超薄氧化鋅的側面結構示意圖
(c) 超薄氧化鋅的壓電效應
(d) 基于二維氧化鋅的超薄壓電電子學晶體管的示意圖
圖2 二維超薄氧化鋅的形貌、電學特性和壓電特性的表征
(a) 超薄氧化鋅的AFM掃描圖像
(b) HRTEM圖像
(c) 超薄氧化鋅的電學特性
(d-j) 超薄氧化鋅的壓電特性
圖3 超薄氧化鋅壓電電子學晶體管的電學輸運特性
(a) 超薄氧化鋅壓電電子學晶體管的側面示意圖
(b) 不同壓強下超薄壓電晶體管中載流子的輸運特性
(c) 壓電電子學的原理
(d) 超薄氧化鋅壓電電子學晶體管的電流實時測量
圖4 壓力調控的OR邏輯電路
(a-d) 單獨施加一個力以及對應輸出電流的狀態
(e-f) 同時施加兩個力以及對應輸出電流的狀態
【小結】
研究團隊成功制備了超短溝道的氧化鋅壓電電子學晶體管，首次證實了壓電電子學效應在超短溝道中的有效性，為新型壓電電子學晶體管的研究提供了思路，拓寬了壓電電子學的研究領域，同時也開辟了二維非層狀壓電材料的壓電特性的研究。這項研究成果在智能皮膚、人機界面和納米機電系統等領域具有潛在的廣闊應用前景。
文獻鏈接：Ultrathin Piezotronic Transistors with 2 nm Channel Lengths (ACS Nano, 2018, DOI: 10.1021/acsnano.8b01957)
展開 ：異型和同型異質結光電二極管中的壓電光電子學效應
【引言】
近年來，壓電光電子學效應廣泛被用于各類半導體光電器件的性能調制，包括：太陽能電池、發光二極管、光電二極管和光探測器等。然而，關于壓電光電子學效應在不同器件結構和材料體系的半導體光電器件中的調制作用機制研究還鮮見報道。更重要的是，壓電光電子學效應不僅會產生使器件性能增強的作用，還可能會產生使器件性能削弱的作用，極大地限制了壓電光電子學效應能夠達到的器件性能增強的最大幅度。
【成果簡介】
近日，在西安交通大學電子與信息工程學院微電子學院賀永寧教授和彭文博博士講師的指導下，潘子健和李芳沛等研究成員以異型和同型異質結光電二極管為研究對象，通過對比壓電光電子學效應在兩種異質結光電二極管器件中的性能調制作用，系統地研究了不同器件結構對壓電光電子學效應的影響。研究結果表明，壓電光電子學效應能使p-n異型異質結光電二極管器件的性能增強約150%，而僅能使n-n同型異質結光電二極管器件的性能增強約55%。通過系統地分析壓電電荷對兩種器件能帶結構的調制作用，發現：壓電光電子學效應在p-n異型異質結光電二極管器件中引入了兩種增強器件性能的正效應，而其在n-n同型異質結光電二極管器件中不僅引入了一種增強器件性能的正效應，還引入了兩種削弱器件性能的負效應，因此壓電光電子學效應對前者的性能增強作用更顯著。此外，有限元仿真結果表明壓電光電子學效應對p-p同型異質結光電二極管器件性能的調制作用與其對n-n同型異質結光電二極管器件性能的調制作用類似。
展開 
【原創分享】電子學中的百科書·你所不知道的電子知識（一）
本期文章開一個新的標題，你所不知道的電子知識，在電子電路中有很多知識是被我們日常應用而忽略的但是又真實存在的一些電子知識。
本期文章就來談談線性電阻與非線性電阻器，在初中的時候或者在我們日常電路設計中總會認為電阻為一個理想元件，什么是理想元件？即隨著電流的大小變化，電阻的阻值不變，而電壓發生變化。即符合我們的歐姆定律：電壓等于電流乘電阻。V=IR。
那么電阻的電壓與電流的關系曲線呢？如圖所示：
電阻的伏特特性曲線為一條過零點的曲線，其在坐標系中為過一三象限，那么有人會問過二四象限可以嗎？當然可以。但是二四象限為負，所以電阻系數為負值。
這是以線性電路為例，但是我們在模擬電子學中會遇到一個問題就是，低頻放大器制作非常簡單，而高頻放大器的制作就非常困難。這是為什么？
這就要涉及我們在低頻電子學中，不會遇到的一種情況，等效電容、等效電感，或叫做分布參數。我們都知道電容為通高頻阻低頻，而電感為通低頻阻高頻。但是一般的線性電阻會出現一個問題就是分布參數，及分布電容與分布電感。
那么會什么會出現分布電容與分布電感，其實很簡單，就是信號頻率，正常情況下我們在研究電路時會認為電容為斷路，而電感為短路。這是因為電感與電容的本身性質所導致的。如果我們把電路換做高頻電路，那么電阻會變成什么？
這個就是高頻電阻的等效電路，很多人會說，一個電阻怎么會出現這么多其他的電子元件呢？
為什么會出現這些，這就要說說電阻。
以線繞電阻為例，其電阻絲纏繞在陶瓷載體上，但是每個匝間，都會有分布電容。而你的電阻引線就名副其實當做了電感，在此說明，這些只是等效電路但是這些在實際電路中又是不可避免的。
展開 中山大學付俊教授團隊JMCB封面綜述：組織粘附型水凝膠生物電子學
柔性生物電子學在電子皮膚、可穿戴設備、生物醫學電子學等方面具有廣闊的應用前景。水凝膠的機械性能與生物組織相似、生物相容性優異、理化性能可靈活調控，在生物電子學領域具有獨特的優勢。柔性器件與組織界面作用對柔性電子器件的性能有重要影響，組織粘附型電子器件可以與生物組織形成密切、穩定的界面作用，形成高度順應和仿形的界面，對可植入可穿戴生物電子學具有非常重要的意義。
中山大學付俊教授團隊在高性能水凝膠高靈敏、線性傳感器(Chem Mater 2018，30, 8062-8069；J Mater Chem B 2020, 8, 3437-3459；Polymer 2020, 192, 122319；ACS Appl Mater Interfaces 2020, 12, 51969-51977；ACS Appl Mater Interfaces 2020, 12, 52307-52318；J Mater Chem B 2021, 9, 2561-2583)，組織粘附型傳感(ACS Appl Mater Interfaces 2019, 11, 3506-3515；J Mater Chem B 2019, 7, 24-29；ACS Appl Mater Interfaces 2020, 12, 46816-46826)等方面取得了系列創新研究成果，為研制植入式傳感器，實現組織器官運動遠程實時監測提供了新思路（Mater Horiz 2020, 7, 1872-1882）。
展開 天洑軟件參展2024機械電子學學術會議
2024年10月17日-19日，由中國電子學會電子機械工程分會主辦的“2024年機械電子學學術會議”在桂林召開，本次會議以“跨域協同創新·機電賦能新質”為主題，圍繞機械電子領域的基礎研究、關鍵技術、工程應用等方向，邀請了中國工程院院士段寶巖、中國科學院院士張衛紅、中國工程院院士陳學東等知名專家學者作報告。來自全國各高校、研究機構、企業的500多名行業專家及學者濟濟一堂，天洑受邀參加并發表主題報告。
大會上，天洑軟件總經辦楊皓先生做了題為《國產智能工業軟件賦能機械電子裝備熱設計》的報告。全面介紹了天洑軟件自主研發的設計、仿真、優化及數據建模軟件在機械和電子行業中的應用，特別是在各類裝備設備熱設計方面的能力，天洑軟件能夠為機械和電子行業用戶提供一體化的設計研發解決方案，既有通用工具，也有專用模塊，還可以通過定制開發和咨詢服務幫助用戶進行仿真和優化設計，相關算法和工具已能夠實現替代國外商軟的水平。
天洑軟件自2011年成立以來，專注于中國自主知識產權的智能設計、快速仿真、優化、運維類工業軟件的研發，自研主打軟件產品包括：智能熱流體仿真軟件AICFD、智能結構仿真軟件AIFEM、智能優化設計軟件AIPOD、智能數據建模軟件DTEmpower、工業AI底座TFIIF、葉輪機械智能化設計軟件AITurbo。天洑多年來為國內外眾多制造業企業、高校、科研院所提供了優質的設計及運維軟件產品和解決方案，先后獲評國家高新技術企業、國家級專精特新”小巨人”企業、培育獨角獸企業、企業技術中心等。
未來，天洑將與行業客戶攜手同行，共同探討行業發展趨勢、技術創新方向、市場需求變化等議題，推動機械電子學領域的交流與合作！
展開 自旋電子學Nature:反鐵磁氧化鐵中的可調長程自旋輸運
【引言】
自旋電子學是基于自旋輸運的新興科學技術。所謂自旋其實是電子的內稟角動量，與質量、電荷一樣是電子自身固有性質。電子自旋輸運被認為與傳統電子器件中電子電荷輸運相類似，也可作為載體用于信息傳輸，根據自旋轉移這一特性設計開發的新型電子器件可有望作為現有電子器件的升級替代產品。類似于電流，通過自旋霍爾效應電子發生特定的偏轉，從而產生自旋流（Spin current）。自旋流作為自旋信息傳輸的核心，是發展基于自旋計算器件的關鍵。近年來，研究人員發現在鐵磁絕緣體中可通過溫度梯度驅動自旋的定向運動，從而產生自旋流及其長程輸運（Long-distance transport）現象。相較于鐵磁絕緣體，反鐵磁性有序材料具有零凈磁矩的特點，是應用于自旋電子學器件的理想材料。然而，反鐵磁體中自旋輸運現象的直接觀測目前只限于幾個納米的范圍，嚴重制約了相關材料的發展。
【成果簡介】
近日，德國美因茨大學的R. Lebrun以及M. Klaui（共同通訊作者）等人在反鐵磁絕緣體赤鐵礦（α-Fe2O3）單晶中利用自旋霍爾效應展示了自旋流的長程傳播行為。首先研究人員將電流通過赤鐵礦單晶上的鉑絲，一方面可以引發自旋霍爾效應產生橫向自旋流，驅動自旋在鉑-赤鐵礦界面累積，這一累積富集過程能夠進一步產生帶有凈角動量的自旋流。另一方面，通過鉑絲的電流還能使得鉑絲產生焦耳熱引發橫向溫度梯度變化，從而可根據自旋塞貝克效應產生自旋流。這兩種自旋流及其自旋電壓最終共同構成了非本地電壓（non-local voltage），可通過逆自旋霍爾效應進行檢測。基于以上策略，研究人員通過計算測量發現赤鐵礦這一簡單反鐵磁絕緣體傳輸自旋信息的距離可達到微米級別，與復雜鐵磁體一樣高效。
展開 融合電子與生物學，看3D打印仿生眼背后的3D打印技術
電子技術與生物學相融合
McAlpine研究團隊所從事的領域屬于將生物電子學領域，他們通過復合材料3D打印技術，在自由曲面和基底上制造打印納米級的電子油墨。通過3D打印技術，研究團隊能夠將有源電子設備與生物學相結合，制造自由幾何形狀的仿生器官，例如仿生眼、智能假肢。
明尼蘇達大學Michael McAlpine的團隊正在研究多種3D打印材料，用于制造生物電子裝置，左邊第一張圖即為前不久發布的3D打印仿生眼。圖片來源：明尼蘇達大學。
生物體的器官、組織是柔性的、三維的，并且對溫度敏感，而通常功能電子器件是平面的、剛性的，如果通過常用技術來制造仿生電子裝置，與生物學(人體)的器官、組織的特性并不相符。
3D科學谷了解到，明尼蘇達大學研究團隊解決以上問題的方式是使用3D打印技術，提供自由幾何形狀的制造。該方法解決了許多可能性：（1）使用3D打印實現個性化的多功能設備架構; （2）采用納米油墨作為引入各種材料功能的有利途徑; （3）3D打印一系列功能性墨水，以實現從生物到電子的各種材料的交織。
3D打印提供了一個多尺度平臺，可以結合功能納米級墨水，創建微尺度特征，并最終創建宏觀打印對象。
3D科學谷Review
明尼蘇達大學研究團隊表示該技術從研究階段到走向應用還將精力很長的道路，但目前已可以比較清晰的看到這類3D打印技術在制造功能電子產品時所體現的優勢。
以明尼蘇達州大學已發布的3D打印仿生眼為例，這款仿生眼實際上是一款由3D打印技術制造的半導體器件，研究團隊表示3D打印仿生眼能夠實現25.3%的光電轉化率，堪比用傳統微電子制造方式制造的半導體器件，但是3D打印技術能夠在自由曲面上制造電子器件，這是傳統微電子技術難以實現的。
展開 【原創分享】電子學中的百科書-基本波形知多少
在電子學，電子元件是組成電路基本單元的最小物體，而電路中工作的有電壓和電流，當電壓與電流以某一種方式或者形式進行輸入或輸出時，就會改變電路的工作。那么這類似與信號的圖形有一個非常好聽的名字叫做波形，即用波型來表示電壓與電流的形式。
下面首先來看什么叫做波形：在波形這個定義中沒有模擬波形與數字波形之分，波形是電壓與電流隨著時間變化的軌跡，稱為電壓波形或信號波形，繼而統稱為波形。
如圖所示：
這些圖片顯示的都叫做波形，但是波形會隨著輸入信號，電路的改變或時間的改變而發生相對的變化。最后一個圖為示波器測試波形，在電學中示波器是唯一一個講電壓、電流值轉變為圖形而顯示的儀器。
那么下面先來了解什么是基本的波形，波形的分類是什么？
波形分為：
直流波形（direct current）簡稱為DC
交流波形（alternative current）簡稱為AC
交直流混合波形（mixing）
這三類波形為不同電壓形式的波形，如果以波形的形狀分類即為：
正弦波、矩形波、三角波。
下面來看一下，這些波形的圖片：
首先來看依照電壓形式不同的波形：
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這是按照電壓形式不同的波形圖片，下面來看一下按照波形形狀分類的波形圖片：
這就是分別以直流波形交流波形與正弦波方波和三角波為例，所示出的圖片。
下面將以直流波形開始，分析其基本波形的含義及判斷方法。
首先直流波形：
直流波形分為穩定直流與脈動直流。
其中穩定直流為：剝削的振幅大小及極性不會隨時間的變化而變化。但根據電壓的形式不同分為：正極性與負極性直流波形。
展開 【原創干貨】電子學中的十萬個為什么-初識半導體
那么這里有一個問題，價電子是如果脫離束縛變為自由電子的？
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首先來看一個圖：
通常會定義一個價電帶，我們會施與一個能量，之后受到外界的影響，比如熱能的影響，價電帶中的電子就會，由于熱能的影響開始蠢蠢欲動，當超過了一個叫做禁止能帶隙之后，電子就會跑到傳到帶，變成所謂的自由電子。
這種解釋方法是基于半導體物理學的基礎來分析的，那么我們已經了解了基本電子學中的自由電子的形成，那么我們分析的半導體電路，那么什么是半導體，半導體是什么？與導體和絕緣體又有什么區別？
來看絕緣體
先來介紹基本常見的絕緣體有：石英、云母、玻璃、木頭等，但是我們經常在分析絕緣體的時候會說，絕緣體是相對與導體來說的，還有一直說法是絕緣體的導電能力遠遠小于導體等等，這些基礎理論。
那么怎么來理解呢？首先來看絕緣體為價電子大于4價的電子，其能隙為9EV。
其中9EV為能量值，也就是說，電子要從價電帶跨過絕緣體的能隙才能到達傳導帶，這其中的能量為9EV。
9EV是一個非常大的能量值，所以幾乎是絕緣的，但不是相對絕緣。
如圖所示，這就是關于絕緣體價電子向傳導帶移動的示意圖。
那么導體呢？先來看圖：
從圖中我們發現，價電帶與傳導帶重疊在一起沒有任何絕緣的能隙，所以只要有一點點能量就會讓電子跑到傳導帶而進行傳遞。
展開 
郭傳飛、任志鋒《先進功能材料》綜述: 柔性電子學—可拉伸電極及其未來
文章從結構設計的角度介紹了基于剪紙藝術設計策略的新型可拉伸透明電極材料的最新研究進展及應用，涵蓋了電子皮膚、植入式可降解電子材料以及仿生軟體機器人等領域。
柔性電子學作為一種新興的具有廣闊應用前景的研究科學，將研制可在高應力狀態下工作的高性能柔性電子材料帶入了人們的視野。透明電極被廣泛應用于各類電子產品中。最常見的透明電極材料是摻雜的氧化物半導體薄膜（如氧化銦錫，ITO），其良好的光學透光率和導電性使其在光電子顯示領域占據了數十年的主導地位。然而，傳統的ITO薄膜無法滿足未來可穿戴柔性電子產品對力學柔性要求。應用于彈性體襯底上的透明柔性電極（FTEs）在使用過程中需要承受彎曲、折疊、扭曲，甚至拉伸等大應變形變模式，對材料的力學性能提出了更高的要求。
近年來，可拉伸電極的研究發展推動了可穿戴電子產品、電子皮膚、可植入醫療電子設備、軟體機器人、以及新型柔性人機界面等領域的興起。這些具有良好力學柔性和生物相容性的電子產品在人體健康監測和生物醫療領域中發揮著越來越重要的作用，并將極大改善現有的醫療健康體系并徹底改變人類與電子產品之間的關系。研究人員研制報道的各類仿生軟體機器人具有類似皮膚的柔性傳感功能和類似肌肉組織的軟體驅動器，可通過柔性人機界面與人類和周圍環境進行友好的實時互動，從而實現完整的“人-機”互動反饋體系（圖1）。隨著可穿戴和可植入式電子設備的出現，以及對智能軟體機器人不斷增長的需求，學術界和工業界已將目光投向了研制開發同時具有優異力學柔性和電學特性的功能電子材料，而可拉伸電極材料是基礎關鍵。
圖1 柔性電極、柔性電子設備和軟體機器人之間關系的示意圖
文章系統比較了不同電極材料的光電性能和力學性能，并對常用電極材料的優缺點進行了評述。
展開 結構動力學，你了解多少？ 附結構動力學電子書籍下載
下載地址：結構動力學電子書籍下載
傳熱學中熱能傳遞的三種基本方式及研究方法 附傳熱學電子書籍下載
來源：AutoAero
熱力學第二定律指出，在自然界中不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其他的變化。由于自然界和生產過程中幾乎到處存在溫度差，所以熱量傳遞就成為一種非常普遍的物理現象。傳熱學就是研究由溫差引起的熱能傳遞規律的科學，其作用是利用可以預測能量傳遞速率的一些定律來補充熱力學分析。傳熱學與空氣動力學有著緊密的關系，了解傳熱學的相關知識有助于解決汽車空氣動力學中發動機冷卻、新能源汽車熱管理以及駕駛室空調性能優化等問題。下面分別介紹熱能傳遞的三種基本方式和傳熱學的研究方法。
一、熱能傳遞的三種基本方式
熱傳遞有三種基本方式，分別為熱傳導、熱對流和熱輻射。
1.熱傳導（heat conduction）
物體各部分之間不發生相對位移時，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運動互相撞擊，使能量從物體的高溫部分傳至低溫部分，或由高溫物體傳給低溫物體的過程，叫做熱傳導，又稱導熱。物體或系統內的溫度差，是熱傳導的必要條件。熱傳導是固體中傳熱的主要方式，在不流動的液體或氣體層中逐層傳遞，在流動情況下常與熱對流同時發生。
熱傳導
熱傳導有如下幾個特點：
①必須有溫差
②物體直接接觸
③依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運動而傳遞熱量，不發生宏觀的相對位移
④沒有能量形式之間的轉化
2.熱對流（heat convection）
熱對流，指流體的宏觀運動而引起的流體各部分之間發生相對位移，冷、熱流體相互摻混所導致的熱量傳遞過程。熱對流僅能發生在流體中，而且由于流體中的分子同時在進行著不規則的熱運動，因而熱對流必然伴隨有熱傳導現象。熱對流有三種基本形式，分別是自然對流、強迫對流以及湍流。在工程應用上更注重的是流體流過一個物體表面時，流體與物體表面間的熱量傳遞過程，并將該過程稱為對流傳熱。
展開 電子在石墨烯中流動，開創物理學新篇章
對于大多數金屬，電導率受到晶體缺陷的限制，當電子通過材料時，會像臺球一樣頻繁散射，而在石墨烯中卻能像液體一樣流動，對于這種特殊行為的解釋，將影響到未來納米電子電路的設計。下面讓我們一起來探究一下這種行為產生的原因吧！
在一些高品質的材料（如石墨烯）中，電子可以傳播微米距離而不散射，從而提高電導率的數量級。這種所謂的彈道區，賦予了任何一種普通金屬以最大可能的電導率，被稱為Landauer-Buttiker輸運理論。
曼徹斯特大學的研究人員，與Marco Polini教授和Leonid Levitov教授共同帶領的理論物理學家們合作發現，Landauer的基本限制可能在石墨烯中被破壞。更令人著迷的是，原因正在于這個機制本身。
去年，一個被稱為“電子流體動力學”的固態物理學新領域激發了人們巨大的科學興趣。三個不同的實驗（包括曼徹斯特大學進行的一個實驗）表明，在特定溫度下，電子頻繁進行碰撞，最后像粘性流體一樣連續流動。
這項新的研究表明，這種粘性流體比彈道電子更具導電性。結果是相當直觀的，因為通常散射會抑制電子在晶體內的移動，從而降低材料的導電性。然而，當電子彼此碰撞時，它們會開始一起工作并且減輕電流流動。
這是因為一些電子停留在晶體邊緣附近，動量耗散最多，移動相當緩慢。同時，它們保護鄰近的電子免受與這些區域的碰撞。因此，一些電子在他們的同伴的引導下通過隧道，超級順暢。
安德烈·蓋姆爵士說：“我們在學校學過，額外的障礙總是會產生額外的電阻。在我們的實驗中，由電子散射引起的紊亂實際上減少了而不是增加了電阻。這是獨一無二且非常違反常識的：當電子形成液體時，比在沒有阻力的地方（例如真空）傳播得更快。”
研究人員測量了石墨烯收縮的阻力，發現其隨著溫度的升高而降低，與預期摻雜石墨烯的一般金屬行為相反。
展開 