La scoperta che gli elettroni nel grafene possano comportarsi come un fluido perfettamente viscoso, privo di attrito, rappresenta una svolta fondamentale nella fisica quantistica. Questo fenomeno, noto come “flusso idrodinamico quantistico”, è stato osservato in condizioni controllate in cui le interazioni tra gli elettroni dominano il comportamento del materiale. In particolare, è stato evidenziato che la viscosità elettronica può essere misurata attraverso la resistenza non locale negativa, un segno distintivo del flusso idrodinamico.
Il grafene, un materiale bidimensionale costituito da un singolo strato di atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale, ha dimostrato di essere un ambiente ideale per osservare questi effetti. La sua struttura unica consente agli elettroni di muoversi con una mobilità eccezionale, e in condizioni particolari, come temperature intermedie e campioni di alta qualità, si è potuto osservare il comportamento idrodinamico degli elettroni.
Questa scoperta non solo approfondisce la nostra comprensione delle proprietà fondamentali dei materiali quantistici, ma apre anche nuove prospettive per lo sviluppo di dispositivi elettronici ultra-efficienti. Il grafene, grazie alla sua capacità di supportare flussi elettronici idrodinamici, potrebbe essere utilizzato come piattaforma per la realizzazione di circuiti elettronici che sfruttano questi effetti per migliorare le prestazioni e ridurre le perdite energetiche.
Inoltre, la comprensione del flusso idrodinamico degli elettroni nel grafene potrebbe avere implicazioni significative anche nel campo della computazione quantistica. La manipolazione e il controllo delle interazioni tra gli elettroni in un fluido idrodinamico quantistico potrebbero portare allo sviluppo di nuovi tipi di qubit, i mattoni fondamentali dei computer quantistici, con potenzialità superiori rispetto ai sistemi attuali.
Fonte:
Studio pubblicato su Nature Physics da ricercatori dell’Istituto Nazionale per la Scienza dei Materiali del Giappone e dell’Istituto Italiano di Tecnologia .