De snabbaste "filmerna" som någonsin gjorts av elektronrörelser har fångats av forskare som använder US Department of Energy's Advanced Photon Source (APS) vid Argonne och Frederick Seitz Materials Research Laboratory vid University of Illinois i Urbana-Champaign (UIUC) . Filmerna, som skapades genom att sprida röntgenstrålar från grafen, visar att interaktionen mellan grafens elektroner är förvånansvärt svag.

Använda oelastiska röntgenspridningsexperiment vid röntgenavdelningen 9-ID röntgenstråle vid APS, fysiker från UIUC avbildade elektronernas rörelse i grafen med upplösningar på 0,533 Å och 10,3 attosekunder. Deras resultat publicerades i 5 november -numret av Vetenskap .

Exakt hur små och hur snabba är dessa mätningar? En ångström är 1/10, 000, 000, 000 meter, om bredden av en väteatom. Och en attosekund är till en sekund som en sekund är till universums ålder.

Nobelpriset för fysik 2010 tilldelades Andre Geim och Konstantin Novoselov för deras arbete med grafen, ett en-atom-tjockt ark med kolatomer i ett bikakemönster som uppvisar många spännande egenskaper, inklusive stor styrka, flexibilitet, utmärkt elektrisk konduktivitet, och värmebeständighet. Som ett resultat, grafen är ett kandidatmaterial för ett brett spektrum av applikationer, inklusive en ny generation billiga, flexibel elektronik. En viktig utestående fråga om detta material är om elektronerna i grafen rör sig oberoende, eller om deras rörelse korreleras av Coulomb -avstötning.

Forskarna i denna studie fann att grafen skärmar över Coulomb -interaktioner överraskande effektivt, får det att fungera som ett enkelt, oberoende elektron halvmetall. Deras arbete förklarar flera mysterier, inklusive varför fristående grafen inte blir en isolator som förutsagt. Studien visar också en ny metod för att studera ultrasnabb dynamik, skapa ett nytt fönster om materialets mest grundläggande egenskaper.