{"id":404,"date":"2019-12-12T13:28:17","date_gmt":"2019-12-12T12:28:17","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/?p=404"},"modified":"2019-12-12T13:28:17","modified_gmt":"2019-12-12T12:28:17","slug":"electrones-como-particulas-fluidas-mediciones-directas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/2019\/12\/12\/electrones-como-particulas-fluidas-mediciones-directas\/","title":{"rendered":"Electrones como part\u00edculas fluidas. Mediciones directas"},"content":{"rendered":"\n

Uno de los aspectos m\u00e1s fascinantes de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica es el hecho de que el comportamiento colectivo de las part\u00edculas se aleja mucho del esperado para cada una de ellas individualmente.<\/p>\n\n\n\n

As\u00ed, se pensaba y teorizaba que los electrones en movimiento colectivo llegar\u00eda un momento en el que se comportar\u00edan como un fluido, de forma que podr\u00eda tener una din\u00e1mica de flujo en r\u00e9gimen laminar, con un campo de velocidades de tipo Poiseuille. La forma en la que esto pasa es an\u00e1loga a la aproximaci\u00f3n de medio continuo que se hace de un fluido: cuando tienes un mont\u00f3n de part\u00edculas tan grande que el contarlas es imposible, puede decir que la distancias entre ellas se hacen cero y tienes un material continuo, aunque en realidad est\u00e9 formado por part\u00edculas o mol\u00e9culas discretas. En el caso de los electrones, el factor que hace que se pueda pasar de un r\u00e9gimen \u00abmolecular\u00bb, donde cada electr\u00f3n est\u00e1 aislado, a otro \u00abfluido\u00bb es la temperatura del medio en el que se encuentra el electr\u00f3n y la densidad de electrones presentes para actuar como portadores de corriente el\u00e9ctrica, llamada densidad de portadores.<\/p>\n\n\n\n

En un experimento muy reciente publicado en la revista Nature<\/a>, un grupo de investigadores, usando un substrato de grafeno combinado con nitruro de boro hexagonal(1), y controlando la densidad de portadores del mismo y su temperatura, pudieron observar experimentalmente estos dos reg\u00edmenes: el de Poiseuille y el \u00abbal\u00edstico\u00bb o discreto.<\/p>\n\n\n\n

Concretamente, observaron en lugar de la velocidad asociada a los fluidos m\u00e1s habituales, el campo el\u00e9ctrico, que por lo tanto depende de dos maneras distintas de la corriente transversal, como muestran en la figura 2, de la que se extrajo la siguiente gr\u00e1fica:<\/p>\n\n\n\n

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Imagen extra\u00edda de la figura 2 del art\u00edculo. Se observa el resultado de la medida experimental del campo el\u00e9ctrico producido en el material en la dos situaciones, cuando se considera el modelo \u00abbal\u00edstico\u00bb (izquierda) y el \u00abfluido\u00bb (derecha) o de Poiseuille (izquierda), con su caracter\u00edstica curva parab\u00f3lica.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

El \u00abfluido de electrones\u00bb tiene un n\u00famero de Knudsen<\/a> de valor 0,16; esto sit\u00faa al este tipo de fluido dentro del modelo de medio continuo.<\/p>\n\n\n\n

En el art\u00edculo indican con claridad que sus medidas de la corriente el\u00e9ctrica es muy parecida para ambos casos, pues la distribuci\u00f3n de corriente var\u00eda muy poco con la distribuci\u00f3n de movilidad de los electrones.<\/p>\n\n\n\n

Despu\u00e9s de observar la emergencia de la distribuci\u00f3n de Poiseuille en los electrones, los investigadores se dedicaron a comprobar c\u00f3mo afectaba a esta fase las variaciones en la densidad de portadores y la temperatura del material, T, obteniendo un diagrama de fases.<\/p>\n\n\n\n

En este diagrama se emplean las distancias lMR<\/sub> y lee<\/sub>, que se corresponden con el camino libre medio de relajaci\u00f3n del momento(2) y la longitud de dispersi\u00f3n electr\u00f3n-electr\u00f3n(3) dividida por el ancho del material, W, en el que se hacen las medidas.<\/p>\n

Para calcular las diversas \u00abfases\u00bb del material usaron como par\u00e1metro de medida la curvatura del campo el\u00e9ctrico, dado que es un buen indicador del tipo de modelo que sigue la din\u00e1mica de los electrones.<\/p>\n\n\n\n

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De la figure 3 del art\u00edculo. Diagrama de fases obtenido por los investigadores. Los cuadrados insertados en las esquinas representan la distribuci\u00f3n del campo el\u00e9ctrico (l\u00ednea negra con sombreado violeta) y la forma en la que se dispersan los electrones (dibujo a la izquierda). En esos diagramas, las cruces son los fonones(4) o impurezas que dispersan los electrones.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Notas:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

(1) Un material en el que los electrones pueden moverse a distancias controlables desde el exterior del material.<\/p>\n\n\n\n

(2) Momentum-relaxing mean free path en el art\u00edculo. Esencialemnte, la distancia que le lleva al electr\u00f3n perder una gran cantidad de moemnto lineal, de energ\u00eda cin\u1e09etica por lo tanto.<\/p>\n\n\n\n

(3) electron-electron scattering length en el ariculo. La distancia m\u00ednima a la que tiene que estar dos electrones para poder dispersasrse por choques entre ellos.<\/p>\n\n\n\n

(4) Los fonones son la expresi\u00f3n del movimiento i\u00f3nico debido a su temperatura.<\/p>\n\n\n\n

El art\u00edculo original se encuentra aqu\u00ed<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Uno de los aspectos m\u00e1s fascinantes de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica es el hecho de que el comportamiento colectivo de las part\u00edculas se aleja mucho del esperado para cada una de ellas individualmente. As\u00ed, se pensaba y teorizaba que los electrones en movimiento colectivo llegar\u00eda un momento en el que se comportar\u00edan como un fluido, de … Continuar leyendo \u00abElectrones como part\u00edculas fluidas. Mediciones directas\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":378,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[2],"tags":[20,26],"class_list":["post-404","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-articulo-interesantes","tag-electrones","tag-fisica-de-fluidos"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/404","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/users\/378"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=404"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/404\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=404"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=404"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=404"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}