Открыт сверхэффективный режим течения электрического тока в наноструктурах

10.03.2017



Открыт сверхэффективный режим течения электрического тока в наноструктурах – возможная основа новой «вязкой электроники»

Международная группа ученых, среди четырех участников которой – сотрудник Института проблем передачи информации им. А. А. Харкевича Российской академии наук (ИППИ РАН) и Института Вейцмана (Израиль) Григорий Фалькович, показала, что сильное взаимодействие электронов в наноструктурах может приводить к резкому уменьшению электрического сопротивления. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS, США).

Эффективный перенос электрического заряда обычно ассоциируют с потоком свободных электронов, движение которых называют «баллистическим» по аналогии с полетом снарядов. Однако Григорию Фальковичу и его соавторам – ученым Массачусетского технологического института Гуо Хаою (Haoyu Guo), Экину Ильсевену (Ekin Ilseven) и Леониду Левитову – удалось показать, что когда электроны не летят свободно, а взаимодействуют друг с другом и образуют квантовую жидкость, сопротивление току такой жидкости может быть гораздо ниже баллистического предела. Этот эффект достигается за счет того, что в потоке квантовой жидкости электроны не «налетают» на препятствия, а как бы «обтекают» их.

«Супербаллистический» перенос электронов со сверхмалыми потерями энергии выглядит особенно впечатляюще, когда электрический ток течет через так называемый «точечный контакт». В этой наноструктуре при абсолютном нуле температуры реализуется баллистический режим движения электронов, а при более высоких температурах – режим вязкой электронной жидкости. Именно такой точечный контакт детально изучен в статье, опубликованной в понедельник, 6 марта этого года, в PNAS.

«Эффект может иметь значительные практические приложения в создании новой «вязкой электроники» на основе графена и других наноматериалов» – говорит Григорий Фалькович.

До сих пор самым известным механизмом переноса электронов со сверхмалыми потерями энергии была сверхпроводимость, открытая датским физиком Камерлинг-Оннесом в начале прошлого века. В отличие от сверхпроводящего тока, вязкая электронная жидкость может течь при довольно высоких температурах, что открывает совершенно новые перспективы для наноэлектроники.

В Институте сформирован коллектив высококвалифицированных ученых, четверо его сотрудников были удостоены высших международных премий в области математики – Золотой медали Филдса и Абелевской премии. Сегодня ИППИ РАН – современный научный, образовательный и инновационный центр. В системе Института успешно развиваются спин-офф компании в сфере анализа данных и математического моделирования, профессиональной связи, систем технического зрения. В 2014 г. Институт выиграл грант Российского научного фонда на реализацию комплексной научной программы «Цифровые технологии и их применения».

Помощник директора ИППИ РАН по коммуникациям

Григалюнене Инесса Викторовна

www.iitp.ru

©РАН 2017