今日Science石墨烯重大發現：石墨烯中狄拉克流體的量子臨界電導率

江河入海 4年前 (2019-04-12) 29761瀏覽

【引言】

朗道的費米液體理論將經典金屬的相互作用電子描述為一種非相互作用準粒子的理想氣體。這種理論可能不適用于單層石墨烯，主要是由于石墨烯的線性色散帶和最小屏蔽庫倫相互作用的影響，使得接近電荷中性的石墨烯應該具有“狄拉克流體”性質，其是一種由相對論流體力學所控制電子和空穴的量子臨界等離子體，即無質量電子和空穴之間的快速碰撞。而相對論流體力學一種新奇的結果是在輕摻雜的石墨烯中，電流可以采用總動量為零和非零兩種不同的模式，有時被稱為能量波和等離子激元。

【成果簡介】

加州大學伯克利分校的王峰教授（通訊作者）等人使用片上的太赫茲光譜測量電子溫度介于77 K和300 K之間的干凈、微米級石墨烯的依賴于頻率的光電導率。當電荷是中性時，研究人員觀察到狄拉克的量子臨界散射速率的特性。在更高摻雜時，研究人員檢測到兩種不同的載流模式，分別為總動量為零和非零，這是相對論流體力學的一種表現。該工作揭示了石墨烯在電荷中性附近的量子臨界性以及不尋常的動態激發特性。2019年4月12日，該成果以題為“Quantum-critical conductivity of the Dirac fluid in graphene”發表于Science上。

【圖文導讀】
圖一利用片上太赫茲光譜測量石墨烯的電動力學