Исследователи из Индийского института науки и Японского Национального института материаловедения опубликовали в журнале Nature Physics прорывное исследование, в котором идентифицирована редкая квантовая жидкость в графене. Этот материал, состоящий из одноатомного слоя углерода, в определенных условиях демонстрирует аномальное поведение в отношении электрической и теплопроводности, предоставляя новую платформу для исследований в области квантовой физики.
Исследовательская группа, изготавливая образцы графена высокой чистоты и измеряя их электропроводность и теплопроводность, обнаружила обратную зависимость между ними. Это прямо противоречит закону Видемана-Франца, который утверждает, что теплопроводность и электропроводность в металлах должны быть пропорциональны. В эксперименте наблюдалось отклонение от этого закона более чем в 200 раз, что указывает на существенное разделение механизмов переноса заряда и тепла.
Это аномальное явление происходит вблизи дираковской точки графена, где электроны движутся коллективно, образуя состояние, подобное жидкости, известное как дираковская жидкость. Первый автор исследования Аникет Маджумдар заявил: «Это поведение, подобное воде, моделирует кварк-глюонную плазму в физике высоких энергий, её вязкость чрезвычайно низка, она близка к идеальной жидкости». Профессор Ариндам Гхош, автор-корреспондент, добавил: «Удивительно, что спустя 20 лет после открытия графена в нем все еще остается так много неразгаданных тайн».
Результаты исследования не только бросают вызов фундаментальным физическим законам, но и раскрывают потенциал графена для изучения экстремальных физических явлений. Ученые могут моделировать в лабораторных условиях такие концепции, как термодинамика черных дыр, способствуя развитию высокочувствительных квантовых сенсоров и открывая путь для будущих применений квантовых технологий.
Детали публикации: Авторы: Arindam Ghosh, Aniket Majumdar, Nisarg Chadha, Pritam Pal, Akash Gugnani, Bhaskar Ghawri, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Subroto Mukerjee, Arindam Ghosh; Название: «Graphene just defied a fundamental law of physics»; Опубликовано в: «Nature Physics» (2025); Информация о журнале: Nature Physics