Ett team av fysiker från Europa och Sydafrika visade att elektroner som rör sig slumpmässigt i grafen kan efterlikna dynamiken hos partiklar som kosmisk strålning, trots att de färdades med en bråkdel av sin hastighet, i en tidning på väg att publiceras i European Physical Journal B .

Andrey Pototsky och kollegor använde sig av sin kunskap om grafen, som är gjord av ett kolskikt, en atom tjock, och förpackad i ett vaxkakemönster. I sådant material förändrar interaktionen mellan elektroner och atomer elektronernas effektiva massa. Som ett resultat, energin hos elektroner i grafen blir lik fotonenergin.

Därför, elektroner i grafen kan betraktas som att de beter sig som kosmiska strålar, som tillhör en familj som kallas ultrarelativistiska partiklar, även om deras faktiska hastighet är hundra gånger lägre än ljusets hastighet.

Författarna använde de klassiska ekvationerna som användes för att beskriva slumpmässig rörelse - så kallad Brownsk rörelse - för att studera elektronernas dynamik inom gränserna för deras grafenminilaboratorium. De övervägde olika grafenchipsgeometrier och utsatte dem för förändrade förhållanden som påverkar hur dessa elektroner diffunderar genom materialet, såsom temperatur och elektrisk fältstyrka.

Går man ett steg längre, författarna kunde korrigera elektronfluktuationer och kontrollera själva elektronrörelsen, från en ovanlig kaotisk typ av rörelse till en periodisk rörelse, genom att variera det elektriska fältet.

Framtida arbete skulle experimentellt demonstrera hur variation av temperaturen kan användas positivt för att förbättra prestanda hos grafenchips genom att få en större kontroll över elektrontransport. Sådana grafenminilabb kan också i slutändan hjälpa oss att förstå dynamiken hos materia och antimateria i kosmiska strålar.