Een team van onderzoekers ontdekte dat grafeen in bepaalde omstandigheden zich op een tegenovergestelde manier gedraagt aan de bepalingen van een fysiek recht dat als universeel wordt beschouwd. Dit is wat het betekent en waarom het onze manier van bestuderen van het universum zou kunnen veranderen.
Het grafeen is een subtiel materiaal als een enkele laag koolstofatomen, maar is beter bestand dan staal en leidt de elektriciteit beter dan koper. Ontdekt in 2004 door Andre Geim en Konstantin Novoselov, die hiervoor in 2010 de Nobelprijs voor natuurkunde hebben ontvangen, wordt er vandaag nog steeds over gesproken.
Een nieuwe studie, uitgevoerd door het Indian Institute of Science in India en door het National Institute for Materials Science in Japan, observeerde echt uit gemeenschappelijk gedrag: wanneer het grafeen op zijn zijpunt wordt “gereguleerd”, wil dat, wanneer het zich niet gedraagt als een metaal of isolatie, de thermische en elektrische geleidbaarheid niet langer volgt de regels die we kenden.
Het grafeen schendt de wet van Wiedemann-Franz
In detail ontdekten de onderzoekers dat grafeen de Wiedemann -Franz -wet niet respecteert, een van de basisprincipes van de fysica van de materialen. Deze wet zegt dat, in een metaal, hoe meer een materiaal elektriciteit leidt, hoe meer hij warmte leidt en dat de relatie tussen deze twee eigenschappen evenredig is met de temperatuur.
Maar het tegenovergestelde gebeurt in het grafeen: hoe meer thermische geleidbaarheid toeneemt, hoe meer de elektrische afneemt en vice versa. Een afwijking van 200 keer in vergelijking met de bepalingen van de wet. Dit gedrag was al genoemd in een studie van 2016, maar het is de eerste keer dat het experimenteel op een duidelijke manier wordt bevestigd.
Het is hier niet. De onderzoekers merkten ook op dat grafeen in deze toestand zich gedraagt als een bijna perfecte kwantumvloeistof, dat wil zeggen zonder interne wrijving. Dit maakt het vergelijkbaar met het plasma van Quark en Gluons, een vorm van materie die aanwezig is net na de oerknal en die vandaag wordt nagebootst in de grote versnellers van deeltjes zoals die van CERN.
Volgens het team van wetenschappers zou grafeen een laag -cost platform kunnen worden om complexe fenomenen te bestuderen, zoals kwantumtropie, thermodynamica van zwarte gaten of zelfs kwantum ernst.
En dankzij de extreme gevoeligheid zou het ook kunnen worden gebruikt als een kwantumsensor, in staat om zeer zwakke magnetische velden te detecteren.
“Het is ongelooflijk hoeveel er nog te begrijpen is op een enkele laag grafeen, zelfs na twintig jaar na de ontdekking”, aldus Arindam Ghosh, een van de auteurs van de studie.
Na 20 jaar is grafeen nog steeds een mysterie om te verkennen
Twintig jaar na de eerste extractie blijft het grafeen de wetenschappelijke gemeenschap verplaatsen. Uit “wonderbaarlijke” materiaal voor elektronica, blijkt vandaag een echt natuurlijk laboratorium om concepten te verkennen aan de grenzen van de moderne fysica.
Het gaat niet langer alleen om het verbeteren van batterijen of elektronische apparaten. Het grafeen zou ons kunnen helpen het universum beter te begrijpen, waardoor we enkele wetten herzien die tot gisteren onveranderlijk leken.
U kunt ook geïnteresseerd zijn in:
