石墨烯内的电子已被推至超音速

研究人员首次推动电子流动得如此之快，以至于达到超音速，从而产生冲击波。

流经我们设备的电流与河流同名，但实际上它们有很大不同。当电子流过材料时，它们会撞击原子，阻碍它们的运动，而河流中的水滴大多会相互碰撞。即便如此，2016 年研究人员还是成功地使电子在极薄的碳材料石墨烯内像粘性液体一样流动。现在，科里·迪恩 纽约哥伦比亚大学的科学家和他的同事们让石墨烯中的电子做了一些非常不同的事情——粒子流动得如此之快，以至于它们执行了水力跳跃。

当您洗碗时，可能会遇到液压跳跃。当你打开水龙头时，在其下方的水槽中形成的混乱的环形边界将快速和缓慢流动的水分开。 “在某些方面，这就像厨房水槽中发生的音爆，”道格·内特尔森说 德克萨斯州莱斯大学的教授，他没有参与该实验。

电子版本的设计就没那么简单了。研究人员用两层石墨烯制造了一个微型喷嘴 形成“拉瓦尔喷嘴”的一个版本，该喷嘴是在 19 世纪构想出来的。^th 世纪，常用于火箭发动机设计。它是一个中间被挤压的管子，如果液体达到超音速 在收缩区域内，它继续加速，而不是在退出时减速。这最终导致流体形成冲击波。

但研究人员必须找到一种方法来检测水跃，这是以前从未用电子观察到的。团队成员 Abhay Pasupathy， 同样来自哥伦比亚大学的研究人员表示，他们没有像常见的那样测量设备两端之间的电子电流，而是采用了一种显微镜来绘制喷嘴上许多不同点的电子电压。

内特尔森表示，要让石墨烯结构足够原始，让电子真正“紧密相连”，需要艺术和技巧——也就是说，将它们挤得足够近，以进入这个更戏剧性的状态。。托马斯·施密特 (Thomas Schmidt) 表示，考虑到石墨烯喷嘴在微观上很小，该团队能够解决跳跃问题在技术上也令人印象深刻 在卢森堡大学。

既然他们知道如何让电子如此快速地流动，研究人员就有机会回答一些有关带电冲击波的长期存在的问题。迪恩说，水跃是否伴随着辐射发射，这是一个持续争论的问题，辐射发射可用于建造新的红外线和无线电波发生器。 “与我们讨论这个问题的每个实验学家都在考虑检测这种发射的方法。每个理论学家都说它不可能发射任何东西。这里存在一个关于实际发生的事情的问题，”他说。