Физики исследовали баллистический и гидродинамический режимы тока в графеновом резисторе, выполненном в геометрии диска Корбино. Они показали, что электрон-электрон взаимодействие, характерное для жидкостного поведения тока, способно преодолеть фундаментальный предел проводимости Ландауэра — Шарвина, существующий для баллистических электронов.

Исследование опубликовано в Nature.

Омическое сопротивление принято представлять как постоянное рассеяние электронов на неоднородностях, дефектах и колебаниях кристаллической решетки, которое происходит с потерей их импульса. Повышение качества кристалла и понижение его температуры переводит электронный транспорт в баллистический режим. Оказалось, что даже в этом случае проводимость не может быть бесконечно большой — она ограниченна количеством мод проводимости, умноженным на квант проводимости. Возникающее при этом сопротивление, исследованное Ландауэром и Шарвиным, проявляет себя на точечных контактах, где число мод резко сокращается по сравнению с объемными проводниками.

Баллистическое приближение перестает работать, если взаимодействие между электронами становится достаточно сильным. В этом случае электроны эффективно обмениваются импульсами, а их движение становится больше похоже на поток жидкости. Измерение токового транспорта через узкие контакты показало, что их реальная проводимость может быть больше, чем того предсказывают баллистические модели. Этот факт заставил ученых задуматься, может ли гидродинамический режим помочь преодолеть сопротивление Ландауэра — Шарвина.

Чтобы ответить на этот вопрос физики из шести стран при участии Андрея Гейма (Andre Geim) из Манчестерского университета изготовили графеновый резистор в геометрии диска Корбино и измеряли его сопротивление по всей площади.