Negative local resistance caused by viscous electron backflow in graphene
石墨烯具有独特的电子系统，其中电子-声子散射非常弱，但电子-电子碰撞足够频繁，以在液氮温度以上提供局部平衡。在这些条件下，电子可以表现为粘性液体，并表现出类似于经典液体的流体动力学现象。在这里，我们报告这种运输制度的有力证据。我们发现，掺杂的石墨烯表现出异常（负）的电压降附近的电流注入接触，这是由于在电子流中形成亚微米尺寸的量子阱。石墨烯的电子液体的粘度被发现是~0.1 m $^2$ /s，比蜂蜜的粘度大一个数量级，与多体理论一致。我们的工作表明了使用高质量石墨烯研究电子流体力学的可能性。
2016-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Fluidity Onset in Graphene
粘性电子流体是近年来出现的一种新的固体中强关联电子输运模式。在这里，我们报告了在石墨烯的高迁移率电子系统中直接观察到这种长期寻求的物质状态的转变。出乎意料的是，电子流被发现是相互作用为主，但在很宽的温度范围内的非流体动力学（准弹道），显示只有在相对较高的温度下的粘性流的签名。这两个制度之间的过渡的特点是由一个尖锐的最大值的负电阻，接近电流注入器探测。阻力随着系统更深地进入流体动力状态而减小。在一个完美的黎明前的黑暗的方式，相互作用主导的负响应是最强的过渡到准弹道制度。我们的工作提供了如何粘性流体行为出现在相互作用的电子系统的第一个演示。
2018-10-20 cond-mat.mes-hall
Comment on 'Linking Spatial Distributions of Potential and Current in Viscous Electronics'
在Falkovich和Levitov最近的论文中表明，石墨烯中粘性电子流的分界线的几何形状对边界条件敏感。在这里，我们发现细节的关系。此外，我们建议，如何边界条件可以探测实验，使用弱磁场和观察到的特性的separatrixs。
2016-09-17 cond-mat.mes-hall
Scanning Gate Microscopy in a Viscous Electron Fluid
我们测量了在0.1 K和30 K之间的温度下通过Ga [Al] As异质结构的输运。温度的升高使电子-电子散射速率增大，二维电子气中的粘性效应也随之出现。为了探测这种制度，我们测量所谓的附近电压，并使用电压偏置的扫描尖端，以引起可移动的局部扰动。我们发现，扫描门图像区分可靠的不同制度的电子输运。我们的数据是在良好的协议与最近的理论相互作用的电子液体在弹道和粘性制度的石墨烯测量刺激。然而，在Ga [Al] As中可观察到粘性效应的温度和密度范围与石墨烯材料系统非常不同。
2018-12-21 cond-mat.mes-hall
Electronic Poiseuille Flow in Hexagonal Boron Nitride Encapsulated Graphene FETs
石墨烯中的电子-电子相互作用足够强以诱导相关和动量守恒的流动，使得载流子的行为类似于经典流体的哈根-普瓦莱流动。在目前的工作中，我们研究了高迁移率石墨烯FET中这种粘性电荷流的电子签名。在两个互补的测量方案，我们监测不同的沟道宽度和不同的有效电子温度的石墨烯的微分电阻。通过结合这两种方法，在从178 K开始并延伸到室温的温度范围内验证了粘性效应的存在。我们的实验研究结果得到了石墨烯通道的有限元计算的支持，这也为表现出增加的粘性效应的器件几何形状提供了设计指南。室温附近粘性效应的存在为功能性流体动力装置开辟了途径，例如几何整流器，如特斯拉阀和基于电子文丘里效应的电荷放大器。
2022-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Evidence for local spots of viscous electron flow in graphene at moderate mobility
占主导地位的电子-电子散射使得粘性电子流能够表现出流体动力学电流密度模式，例如Poiffille轮廓或涡旋。粘性制度最近已被观察到在石墨烯中的非本地传输实验和映射的Poietille配置文件。在这里，我们在室温下使用扫描探针显微镜探测具有中等迁移率的石墨烯场效应晶体管的电流诱导表面势图。我们发现微米大小的大面积出现接近电荷中性，显示电流感应电场反对外部施加的领域。通过估计局部散射长度的栅极依赖性的局部面内电场，我们发现，电子-电子散射占主导地位，在这些领域所预期的粘性流。此外，我们通过温和的离子轰击来人为地减小电子无序散射长度来抑制反转场。这些结果意味着粘性电子流在石墨烯器件中无处不在，即使在中等迁移率下也是如此。
2022-01-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superballistic flow of viscous electron fluid through graphene constrictions
电子-电子（e-e）碰撞可以以各种令人惊讶的，有时是违反直觉的方式影响传输。尽管有强烈的兴趣，对这个问题的实验证明是具有挑战性的，因为同时存在不同的散射机制，抑制或模糊的e-e散射的后果。直到最近，具有由电子-电子碰撞主导的传输的足够干净的电子系统才变得可用，显示出高粘性流体的行为特征。在这里，我们研究了通过石墨烯收缩的电子输运，并表明它们的电导低于150 K随着温度的升高而增加，与掺杂石墨烯的金属特性形成鲜明对比。值得注意的是，测量的电导超过了自由电子可能的最大电导。这种反常的行为归因于相互作用的电子的集体运动，其“屏蔽”了单个载流子在样品边界处的动量损失。测量使我们能够确定由于电子粘度所产生的电导贡献，并确定其温度依赖性。除了基本的兴趣，我们的工作表明，粘性效应可以促进高温下的高迁移率传输，这是一种潜在的有用行为，用于设计石墨烯基器件。
2017-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Observation of Electronic Viscous Dissipation in Graphene Magneto-thermal Transport
本文通过石墨烯磁热输运实验观测到热导率低于 Wiedemann–Franz 值及磁致温度重分布，首次证实电子流体中的黏性电子加热。
2024-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin hydrodynamic generation in graphene
石墨烯具有超净电子系统，其中电子-电子碰撞是液氮温度以上散射的主要来源。在这种情况下，电子流体的运动类似于具有高粘度的经典液体和气体的流动。在这里，我们表明，这种粘性的电子流可以导致产生的自旋电流垂直于流动的方向。结合纳维-斯托克斯方程和自旋-涡度耦合下的自旋扩散方程，导出了一个纯粘性电子流引起的自旋积累的表达式。我们探讨Poiffille流和Jeffery-Hamel流，并表明自旋霍尔角可能超过0.1在很宽的温度范围内，可以控制载流子密度，温度和样品边界的几何形状。我们的理论指出了石墨烯作为自旋电流源的新功能。
2020-05-04 cond-mat.mes-hall
Stokes flow analogous to viscous electron current in graphene
二维导电材料（如石墨烯）中的电子输运，主要是电子-电子相互作用，表现出不寻常的涡流，导致非局部电流场关系（负电阻），不同于经典的欧姆定律。这些材料的传输行为是最好的描述低雷诺数流体力学，其中的本构压力-速度关系是斯托克定律。在这里，我们报告的证据，观察到的牛顿流体的粘性流中的微流体装置组成的矩形腔$-$类似于电子系统的这种漩涡。我们将实验结果推广到不同偏心率的椭圆形空腔，并通过数值求解无滑移边界条件下粘性流的双调和方程进行验证。我们验证了存在一个预测的阈值，在该阈值处出现涡流。引人注目的是，我们发现，一个二维的理论模型捕捉到的三维斯托克斯流在实验中的基本特征。
2019-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic electrons in Graphene: a viscous boundary-layer description
Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear（等离子体与核聚变研究所）；Instituto Superior Técnico（技术高等学院）
本文通过流体动力学方法研究门控石墨烯中的边界层问题，提出非线性模型解释速度在边缘最大、内部减小的非泊肃叶流动，为理解非拓扑边缘电流提供新视角。
2021-06-25 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Measuring Hall Viscosity of Graphene's Electron Fluid
受到磁场作用的材料会表现出霍尔效应，这是一种经过详细研究和理解的现象。在这里，我们报告了一个定性的突破这种经典行为的电子系统具有高粘度。石墨烯中的粘性流体通过产生与经典霍尔效应相反的电场来响应非量子化磁场。粘性的贡献是大的，并确定通过研究当地的电压，出现在附近的电流注入接触。我们分析了在很宽的温度和载流子密度范围内的异常，并提取霍尔粘度，一个无耗散的传输系数，长期以来在理论上确定，但在实验中仍然难以捉摸。与理论的良好一致性表明了研究电子磁流体力学的进一步机会。
2018-06-05 cond-mat.mes-hall
Imaging viscous flow of the Dirac fluid in graphene
预测电荷中性石墨烯中的电子-空穴等离子体将实现量子临界系统，其输运具有普适的流体动力学描述，即使在室温下。这种量子临界“狄拉克流体”的剪切粘度接近最小值，粒子间散射速率在普朗克时间$\hbar/(k_B T)$达到饱和。虽然在有限载流子密度下的电输运测量与石墨烯中的流体动力学电子流一致，但粘性行为的“吸烟枪”仍然难以捉摸。在这项工作中，我们直接图像粘性狄拉克流体流动在石墨烯在室温下通过测量相关的杂散磁场。利用金刚石中的氮空位（NV）中心实现的量子自旋磁强计进行纳米尺度的磁成像。扫描单自旋和宽场磁力仪揭示了一个抛物线Poiffille配置文件的电子流在石墨烯通道附近的电荷中性点，建立狄拉克流体的粘性传输。该测量与欧姆导体中成像的常规均匀流动轮廓形成对比。通过结合成像传输测量，我们得到的粘度和散射率，并观察到这些数量是可比的普遍预期值在量子临界。这一发现在室温下在中性石墨烯中建立了一种近乎理想的电子流体。我们的结果为研究强关联电子在高$T_c$超导体中的量子临界流体中的流体动力学输运铺平了道路。这项工作还突出了量子自旋磁力计探测纳米尺度相关电子现象的能力。
2020-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Terahertz magneto-optical properties of graphene hydrodynamic electron liquid
石墨烯中流体动力学电子液体的发现[D. Bandurin \emph{et al.}，Science { \bf 351}，1055（2016）和J. Crossno \emph{et al.}，Science { \bf 351}，1058（2016）]已经标志着固态HEL的诞生，其可以在桌面设置中在室温附近探测。在这里，我们研究太赫兹（THz）的磁光（MO）性能的石墨烯HEL。考虑到磁性长度$l_B=\sqrt{\hbar/eB}$与石墨烯中电子-电子相互作用的平均自由程$l_{ee}$相当的情况，通过基于Boltzmann方程的动量平衡方程方法获得MO电导率。我们发现，当采用$l_B\sim l_{ee}$时，HEL中的粘性效应可以显著削弱太赫兹磁光效应，如回旋共振和法拉第旋转。通过RPA介电函数还得到了上杂化和回旋共振磁等离子体激元模式$ω_\pm$。石墨烯HEL的磁等离子体激元在大波矢区受到粘性效应的影响，并导致磁等离子体激元频率的红移。我们预测，石墨烯HEL中的粘度可以强烈地影响磁光和磁等离子体性质，这可以通过实验验证。
2021-09-15 cond-mat.mes-hall
Imaging the breaking of electrostatic dams in graphene for ballistic and viscous fluids
在某些情况下，材料中的载流子的流动可以模拟粘性流体的流动。为了可视化的后果，这种影响，必须开发新的方法，可以探测准粒子流剖面与纳米尺度的分辨率作为系统的几何参数不断演变。在这项工作中，扫描隧道电位法（STP）是用来图像的准粒子流周围的工程静电屏障在石墨烯/hBN异质结构。测量是作为静电坝-由横向pn结势垒定义-在石墨烯片内被打破，载流子通过导电通道移动，其物理宽度从夹断到微米级连续变化。电化学势的局部STP测量可以直接表征不断变化的流动剖面，我们将其与具有不同参数的斯托克斯流体的有限元模拟进行比较。我们的研究结果揭示了明显的非欧姆流动剖面，与电荷偶极子形成跨越障碍，由于载流子散射和积累的上游侧，和下游耗尽。个别通道的电导测量，同时，揭示了在低温下的准粒子流是弹道的，但随着温度的升高，有一个克努森-古尔芝制度交叉的流体变得粘稠和通道电导超过由Sharvin电导设置的弹道限制。这些结果提供了一个清晰的说明如何在费米流体中的载流子流量演变的载流子密度，通道宽度和温度的函数。他们还演示了如何STP可以用来提取准粒子传输的关键参数，空间分辨率超过其他方法的数量级。
2021-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetic Insulator-Induced Proximity Effects in Graphene: Spin Filtering and Exchange Splitting Gaps
我们报告的第一性原理计算的自旋相关性质的石墨烯与附近的磁性绝缘体（氧化铕，EuO）的相互作用引起的。磁邻近效应导致石墨烯$π$轨道的自旋极化高达24%，以及约36 meV的大交换分裂带隙。狄拉克锥的位置进一步示出强烈依赖于石墨烯-EuO夹层。这些发现指出了在相对较高的温度下通过邻近效应进行自旋门控的可能性，这是未来全自旋信息处理技术的标志。
2012-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-hole collision-limited resistance of gapped graphene
该研究推导了带隙石墨烯中电子-空穴碰撞限制电阻对带隙与热能之比的函数依赖，发现其在低温大带隙下线性增长并在约2.5kT处取最小值，区别于本征半导体的阿伦尼乌斯行为。
2023-12-08 cond-mat.mes-hall
The boundary conditions of viscous electron flow
电荷、热量或动量传输对样品几何形状的敏感性是粘性电子流的标志。因此，流体动力学电子学需要在有限的几何形状的电子流的详细了解。相应的广义纳维-斯托克斯方程的解敏感地依赖于边界条件的性质。后者通常以滑移长度$ζ$为特征，极端情况是无滑移$\left(ζ\rightarrow0\right)$和无应力$\left(ζ\rightarrow\infty\right)$条件。我们开发了一个动力学理论，确定了狄拉克液体，如石墨烯，费米液体在粗糙的界面处的温度依赖的滑移长度。对于强烈无序的边缘，散射电子在一个完全扩散的方式，我们发现，滑移长度的顺序的动量守恒平均自由程$l_{ee}$，决定了电子粘度。与$l_{ee}$相比，对于具有近镜面散射的边界，$ζ$在参数上较大。由于对于所有量子流体$l_{ee}$发散为$T\rightarrow0$，最终的低温流动总是在无应力状态。只有在中等$T$和足够大的样本量下，滑动长度才能足够短，以便无滑动条件是适当的。我们讨论了几个实验研究系统的数值例子。
2018-10-12 cond-mat.mes-hall
Vorticity of viscous electronic flow in graphene
在超纯材料中，电子可能会表现出类似于粘性流体的流体动力学流动的集体运动，这种现象在从黑洞到高温超导的许多物体系统中具有深远的影响。然而，对这种有趣行为的最终检测仍然难以捉摸。直到最近，观察固体流体动力学行为的实验技术都是基于测量宏观输运性质，如“非局部”（或“邻近”）阻力，这可能允许其他解释。今年早些时候，两项突破性的实验展示了两种不同的成像技术，使直接“观察”电子流成为可能。我们证明了在一个长的霍尔杆（在没有磁场）的流体动力学流动表现出一个非平凡的旋涡结构伴随着符号交替的非局部阻力。对这种独特流型的实验观察可以为电子流体动力学提供明确的证据。
2020-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Two-dimensional electron honey: highly viscous electron fluid in which transverse magnetosonic waves can propagate
普通流体和高粘性流体之间的一个主要宏观差异是前者缺乏横向声，而后者可能激发横向声。在现代高迁移率导体（Weyl半金属，最佳质量量子阱和石墨烯）中，电子可以在低温下形成粘性流体。本文研究了二维高粘性电子流体在磁场中的高频流体动力学问题。这种流体的特征在于同时存在与弹性应力（横向声）以及与局部电荷中性（等离子体激元）的违反相关联的激发。我们证明，粘弹性和等离子体激元的流动组件可以表现出粘性共振，最近提出的带电粘性流体。这种共振与磁场中带电流体的粘性应力张量的旋转有关。我们认为，粘性共振是超高迁移率GaAs量子阱的光阻和光电压峰值以及观察到的特性的原因。我们的结论是，一个高粘性的电子流体（“电子蜂蜜”）实现在这些结构。
2018-12-15 cond-mat.mes-hall
Edge states for the n=0 Laudau level in graphene
在反常量子霍尔效应（QHE）中，石墨烯的一个标志，磁场中的边缘状态的性质提出了一个重要的问题，因为边缘和体积在QHE中应该密切相关。在这里，我们已经从理论上研究了边缘状态，重点是E=0的边缘模式，这是不寻常的，因为该模式是嵌入在n=0的体朗道能级，而通常的QHE边缘模式驻留在相邻的朗道能级。在这里，我们表明，n=0的朗道能级，包括边缘模式，有一个波函数振幅沿锯齿形边缘积累，其宽度尺度与磁长度，l_B。这与通常的QHE形成对比，其中电荷从边缘耗尽。其影响是：（i）强磁场中的E=0边缘态在蜂窝晶格中有拓扑起源，因此它们在连续（“无质量狄拉克”）模型之外。(ii)边模贡献仅代数地衰减到体中，但这被体贡献“拓扑地”补偿，导致在l_B上的累积。(iii)这里得到的真实空间行为应该在STM实验中观察到。
2008-06-15 cond-mat.mes-hall
The shear viscosity of interacting graphene
本文从唯象和微观模型两方面研究相互作用石墨烯的剪切黏度，发现集体模式对黏度的贡献可与电子贡献相当甚至更大，并将讨论推广到其他Dirac材料。
2023-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Rectification by hydrodynamic flow in an encapsulated graphene Tesla valve
粒子间相互作用占优势的系统可以用流体力学来描述。对于电子来说，在固态中通常难以进入该区域。然而，封装的石墨烯的高纯度与其有利的声子性质相结合使其成为可能，并且已经观察到对石墨烯导电性的流体动力学校正。实例包括电子束池、通过收缩部的增强流动以及Poiffille流动剖面。然而，一直缺乏专门依赖于粘性行为并用作粘度计的电子装置。在这里，我们实现了特斯拉阀的模拟。它表现出非互易输运，可以被看作是一个电子粘性二极管。整流发生在载流子密度和温度与流体动力学制度一致，并消失在弹道和扩散运输制度。在电子暴露于莫尔超晶格的器件中，在整流行为中观察到穿过范霍夫奇点时的Lifshitz跃迁。
2020-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anatomy and giant enhancement of the perpendicular magnetic anisotropy of cobalt-graphene heterostructures
我们从第一性原理和实验两个方面报道了石墨烯涂层对Co薄膜垂直磁各向异性的增强作用。我们的计算表明，石墨烯可以显着提高钴膜的表面各向异性高达其原始对应物的两倍，并可以扩展面外有效各向异性高达前所未有的厚度25纳米。这些发现支持我们的实验上生长在Ir衬底上的Co膜上的石墨烯涂层。此外，我们报告层分辨和轨道杂化分辨各向异性分析，这有助于理解PMA的物理机制，更实际地可以帮助设计结构与巨大的PMA。作为一个例子，我们提出了超交换稳定的Co-石墨烯异质结构，其具有稳健的面外恒定有效PMA和线性增加的界面各向异性作为膜厚度的函数。这些发现指出了工程石墨烯/铁磁金属异质结构的可能性，其巨大的磁各向异性比传统多层膜大20倍以上，这构成了未来石墨烯和传统自旋电子技术的标志。
2015-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging the breakdown of ohmic transport in graphene
欧姆定律描述了电流密度与电场的比例关系。在固态导体中，欧姆定律出现是由于电子散射过程使电流松弛。在这里，我们使用氮空位中心磁力直接图像的局部击穿欧姆定律在一个狭窄的收缩制造的高迁移率石墨烯单层。欧姆流动在室温下是可见的，因为电流集中在收缩边缘，流动曲线完全由样品的几何形状决定。然而，当温度降低到200 K以下时，电流集中在收缩中心附近。在流动模式的变化是一致的交叉从扩散到粘性电子输运为主的电子-电子散射过程，不放松电流。
2020-03-12 cond-mat.mes-hall
Micromagnets dramatically enhance effects of viscous hydrodynamic flow in two-dimensional electron fluid
针对二维电子流体中粘性效应受杂质、声子和边界等掩盖的问题，本文提出利用微磁体将流动涡量提高数个数量级，以提升电子粘度测量精度并实现外部调控。
2023-12-11 cond-mat.mes-hall
Hall viscosity and hydrodynamic inverse Nernst effect in graphene
本文研究了石墨烯有限宽度通道中电子的流体动力学输运，发现霍尔粘性力与洛伦兹力的竞争导致霍尔和逆能斯特信号呈非线性并可能抵消，且有限宽度抑制Lorenz ratio而磁场增强该比值。
2022-10-18 cond-mat.mes-hall hep-th
Spatial Confinement, Magnetic Localization and Their Interactions on Massless Dirac Fermions
研究人员对了解将无质量狄拉克费米子限制在石墨烯中的不同方法非常感兴趣，这也是制造基于石墨烯的电子设备的核心问题。在这里，我们研究了空间限制，磁局域化和无质量狄拉克费米子的相互作用，在一个有角度的石墨烯楔形形成的两个线性石墨烯p-n边界与角度34。使用扫描隧道显微镜，我们可视化的准束缚态暂时限制在所研究的石墨烯楔。大的垂直磁场将石墨烯楔中的无质量狄拉克费米子压缩到朗道能级（LL）。楔形的空间限制影响了朗道量子化，这使我们能够实验测量的空间范围的波函数的LL。磁场会使石墨烯中的无质量狄拉克费米子发生π Berry相跃迁，从而导致准基态能量的突然大幅增加。这种行为是石墨烯中克莱因隧穿的标志。我们的实验表明，斜楔是一个独特的系统，其临界磁场的π Berry相位跳变取决于距离的楔形顶点。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microwave spectroscopic evidence of a moiré-commensurate electron crystal in monolayer graphene
Villanova University（维拉诺瓦大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；National High Magnetic Field Laboratory（国家高磁场实验室）
研究通过微波光谱探测莫尔对齐单层石墨烯的电导率，发现莫尔公度电子晶体的特征，在s=1/3处观测到对应广义维格纳晶体的极小值，为该晶体的存在提供了实验证据。
2026-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Numerical study of the negative nonlocal resistance and the backflow current in a ballistic graphene system
除了非局域电阻$R_{NL}$的巨峰外，在石墨烯体系中还观察到了一个反常的负值$R_{NL}$，但其形成机制尚不十分清楚。本文利用非平衡格林函数方法，计算了H型无相互作用石墨烯系统在弹道流场中的局域电流。数值结果表明，在非局域测量端之间出现了一个局域电流涡流，在探针处产生了回流电流和显著的负电压降，这与以往的结论相似。具体地说，涡旋越强，负的$R_{NL}$表现得越多。此外，自旋轨道耦合作为一个额外的工具来研究这个奇异的漩涡，这是不是一个驱动力的涡出现。此外，在该弹道系统中，非局域Wiedemann-Franz定律被打破，并进一步提供了两个实验判据来证实这种奇异涡的存在。值得注意的是，作出的讨论，涡流实际上起源于之间的碰撞流动的电流和边界，由于长的电子平均自由程和随之而来的弹道输运所造成的特定的线性光谱的石墨烯。
2019-10-09 cond-mat.mes-hall
Anti-Poiseuille flow in neutral graphene
石墨烯中载流子的流体动力学流动是一种能量流动，不同于常规流体中的通常质量流动。在中性石墨烯中，能量流与电流解耦，使得难以观察流体动力学效应并通过电流测量来测量电子流体的粘度。特别是，我们表明，标志Poiffille流在一个狭窄的通道不能驱动的电场，无论在通道边缘的边界条件。然而，可以观察到不均匀的电流密度，类似于众所周知的弹道扩散交叉的情况。在通道边界上的镜面散射的假设下，实现了具有均匀电流密度的标准扩散行为。通过施加弱磁场也可以使这种流动不均匀。在这种情况下，电流密度分布的曲率由无序辅助的电子-声子散射主导的准粒子复合过程-所谓的超碰撞决定。
2021-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Analogue viscous current flow near the onset of superconductivity
本文预测二维超导薄膜在临界温度附近会出现遵循Navier-Stokes方程的模拟粘性电流流动，其欧姆到非欧姆输运的交叉具有高度可调性，可通过氮空位中心磁测量等方法验证。
2023-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Dynamically tunable hydrodynamic transport in boron nitride-encapsulated graphene
Indian Institute of Science（印度科学学院）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
通过紫外辐射和栅极电场调节硼氮化物封装石墨烯中电荷流体动力学，实现对杂质主导与粘性传输的动态调控。
2025-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron hydrodynamics dilemma: whirlpools or no whirlpools
在高粘性电子系统中，例如，在液氮温度以上的高质量石墨烯中，对所施加的电流的线性响应变得基本上非局部的，这可以引起许多新的和违反直觉的现象，包括负非局部电阻和电流池。它也已被证明，虽然这两种效果源于高电子粘度，负电压降并不主要需要电流回流。在这项工作中，我们研究了粘性流动的几何形状的作用，并表明，约束效应和相对位置的注射器和收集器接触发挥了至关重要的作用，在发生的磁池。某些几何结构可能会在任意小的电子粘度值下表现出回流，而其他几何结构则需要特定的阈值才能出现回流。
2016-10-13 cond-mat.mes-hall
Electron viscosity and device-dependent variability in four-probe electrical transport in ultra-clean graphene field-effect transistors
Indian Institute of Science（印度科学研究所）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究通过四探针电输运测量，揭示了超清洁石墨烯场效应晶体管中电子粘性与器件依赖性变异性，探讨了动量守恒与动量弛豫散射机制及接触耦合的影响。
2026-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fate of electron beam in graphene: Coulomb relaxation or plasma instability?
二维系统中的电子束可以提供一个有用的工具来研究电子的能量-动量弛豫和产生微波辐射源于等离子体束不稳定性。当然，这两种应用不能共存：如果电子束松弛，电子束是稳定的;如果不稳定性存在，它强烈扭曲电子束的分布函数。在本文中，我们研究了电子-电子碰撞引起的束流弛豫的竞争和等离子体束流不稳定性的发展。我们发现，不稳定的等离子体模式与光束已经稳定的弱电子碰撞。在中间的电子-电子碰撞频率，不稳定性重新出现在普通的石墨烯等离子体激元模式。这种不稳定性被解释为从光束到二维等离子体激元的动量粘性转移。当等离子体激元波长和电子平均自由程处于同一数量级时，其增长率在流体动力学到弹道的交叉处达到最大值。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall physics.plasm-ph
Hydrodynamic model for electron-hole plasma in graphene
我们提出了一个流体力学模型来描述石墨烯结构的稳态和动态电子和空穴输运性质，该模型考虑了电子和空穴的光谱特征。它旨在用于石墨烯中的电子-空穴等离子体，其特征在于与外部散射（声子和杂质上）相比，载流子间散射速率高，即，用于本征或光泵浦（双极等离子体）和门控石墨烯（实际上单极等离子体）。我们证明了电子和空穴的强相互作用对它们输运的影响可以看作是电子和空穴组分之间的粘性摩擦。我们应用开发的模型计算的石墨烯直流电导率，特别是，相互拖动的电子和空穴的效果进行了描述。研究了双极和单极极限下石墨烯中集体激发的光谱和阻尼，结果表明，在高栅压下，高电子密度和低空穴密度下（反之亦然），集体激发与自洽电场和流体动压（等离子体波）有关.在本征和光泵浦石墨烯中，波构成电子和空穴密度的准中性扰动（电子-空穴声波），其速度仅取决于基本石墨烯常数。
2012-01-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Direct imaging of magnetotransport at graphene-metal interfaces with a single-spin quantum sensor
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
本研究利用扫描单自旋量子磁力计在室温下实现石墨烯-金属混合器件磁输运的纳米级成像，观测到界面电流洛伦兹偏转，揭示输运特性的多重调控机制并实现接触电阻空间变化定量成像，为复杂电子输运研究提供新手段。
2025-11-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Two-dimensional hydrodynamic viscous electron flow in annular Corbino rings
McGill University（麦吉尔大学）；National High Magnetic Field Laboratory（国家强磁场实验室）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；Princeton University（普林斯顿大学）
研究通过环形科布诺环中的非局部电子输运测量，发现粘性流体流动可在远离源漏电流区域的地方出现，验证了电子系统中集体流动的流体粘性现象。
2024-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hierarchy of Information Scrambling, Thermalization, and Hydrodynamic Flow in Graphene
我们确定的信息加扰率$λ_{L}$由于电子-电子库仑相互作用在石墨烯。$λ_{L}$描述了混沌增长的特征，并被认为可以提供关于多体系统的热化和流体动力学输运系数的信息。我们证明了$λ_{L}$的行为类似于传输和能量弛豫率的强耦合。然而，弱耦合分析表明，混乱是与失相或单粒子弛豫。此外，$λ_{L}$被发现是参数大于碰撞率相关的流体动力学过程，如导电或粘性流，和能量弛豫率，热化相关。因此，虽然扰频对于热化和量子输运显然是必要的，但它通常不会为这些过程设定时间尺度。此外，我们推导出一个量子动力学理论的信息混乱，类似于著名的玻尔兹曼方程，并提供了一个物理上透明的洞察量子混沌多体系统。
2018-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electronic viscosity and energy relaxation in neutral graphene
本文研究了 Corbino 几何结构下中性石墨烯中 Dirac 费米子的流体动力学，发现能量流通过粘性耗散和能量弛豫影响总电阻，求解方程揭示了界面处温度和电势的不连续性，论证了该几何结构适合实验观测 Dirac 流体。
2022-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Magnetic response of a two-dimensional viscous electron fluid
本文理论研究二维黏性电子流体对局域磁场的响应，发现磁场急剧变化区域的黏性涡旋抑制电流，产生强输运特征，对电子流体表征与应用至关重要。
2023-10-16 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn
Quantitative measurement of viscosity in two-dimensional electron fluids
本研究针对二维电子流体电子黏度难以定量测量的问题，利用Corbino形石墨烯器件的磁阻实现欧姆与黏性输运贡献的分离测量，发现电子散射率随温度线性变化的规律，验证了层析流区理论推测。
2024-07-06 cond-mat.mes-hall
Valley-Controlled Viscosity of Two-Dimensional Dirac Fluids
University of Manchester（曼彻斯特大学）
本文研究了谷度不平衡对二维狄拉克流体粘度的影响，通过调控狄拉克锥的位置控制粘度，并分析了不同传输区域的非单调响应。
2026-05-11 cond-mat.mes-hall
Superballistic electron flow through a point contact in a Ga[Al]As heterostructure
我们测量电子输运通过点接触的高迁移率的电子气在Ga[Al]As异质结构在不同的温度和体积电子密度。对于所有研究的电子密度和点接触宽度，在$T \sim 10 K$附近的温度窗口中，通过所有点接触的电导随着温度的增加而增加。对于高电子密度，这种电导超过基本弹道极限（Sharvin极限）。这些观察结果与粘性电子输运模型和先前在石墨烯中的实验一致。
2021-06-02 cond-mat.mes-hall
Superballistic conduction in hydrodynamic antidot graphene superlattices
本研究构建了三种不同孔径的反点石墨烯超晶格，通过测量其在不同温度和垂直磁场下的电学性质，发现超弹道效应增强且随磁场非单调变化，并分析了器件电阻的标度律，证明该结构是实现流体动力学流动的便捷几何结构。
2025-04-10 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn
Slip electron flow in GaAs microscale constrictions
Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences（萨尼亚诺夫半导体物理研究所，俄罗斯科学院西伯利亚分院）；Novosibirsk State University（新西伯利亚国立大学）
本研究通过实验验证了GaAs中微尺度约束中电子流的完美边界滑动现象，揭示了电子流体动力学与纳米流体学的交叉应用。
2025-06-12 cond-mat.mes-hall
Quantum imaging of current flow in graphene
自2004年首次分离以来，石墨烯已被发现拥有大量不寻常的电子传输现象，使其成为凝聚态物理基础研究的迷人系统，并为未来的电子和传感设备提供了巨大的机会。然而，为了完全实现这些目标，一个主要的挑战是在单层石墨烯结构和器件中非侵入性成像电荷电流的能力。通常，石墨烯中的电子输运已经通过电阻率测量进行了研究，然而，这种测量通常对观察和研究地标输运现象至关重要的空间信息是盲目的，例如电子引导和聚焦，拓扑电流和真实空间中的粘性电子回流，以及现实的不完美器件。在这里，我们将量子成像应用于这个问题，并展示了石墨烯结构中电流的高分辨率成像。我们的方法利用金刚石中的近表面原子大小的量子传感器的工程阵列来映射矢量磁场，并在不同复杂性的石墨烯几何结构上重建矢量电流密度，从单带到结，具有衍射极限的空间分辨率和对小至1 μA的电流的投影灵敏度。测得的电流图显示出强烈的空间变化，对应于亚微米尺度的物理缺陷。所展示的方法开辟了一个重要的新途径，研究基本的电子和自旋输运在石墨烯结构和设备，更普遍的是在新兴的二维材料和薄膜系统。
2016-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Impulsive Hydrodynamic Exfoliation into Monolayer Graphene and Nanofragments by Transonic Flow Focusing
Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学）；Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）；Facultade de Engenharia da Universidade do Porto（波尔图大学工程学院）
提出跨音速流动聚焦（TFF）技术，通过高剪切和拉伸应力在无表面活性剂条件下从石墨烯纳米片悬浮液中一步剥离出单层石墨烯薄片和量子点尺寸的纳米碎片，单层率超过99%。
2026-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
Supersonic flow and hydraulic jump in an electronic de Laval nozzle
Columbia University（哥伦比亚大学）；Barnard College（巴纳德学院）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Brookhaven National Lab（布鲁克海文国家实验室）
本研究在双层石墨烯电子de Laval喷嘴中实验展示了超音速电子流及激波，证实了可压缩电子流体行为，为非线性电子器件开辟了新途径。
2025-09-25 cond-mat.mes-hall
Hydrodynamic-to-ballistic crossover in Dirac fluid
我们发展了一个精确可解的经典动力学模型的Dirac材料占强电子-电子（e-e）和电子-空穴（e-h）碰撞的输运。我们使用这个模型来跟踪石墨烯导电性的演变和它的集体激发的性质跨越流体动力学到弹道交叉。我们发现，由于缺乏伽利略不变性的电子-电子碰撞的电流的弛豫率是可能的，并引入一个通用的数值测量这种非不变性在任意维。我们发现狄拉克流体中有两个分支的集体激发：等离子体激元和电子-空穴声。声波在流体动力学和弹道机制下的中性点处具有小的粘性阻尼，但即使在轻微掺杂下也由于e-h摩擦而获得大的阻尼。相反，等离子体激元在中性点处获得强摩擦阻尼，并在掺杂样品中变得清晰。
2018-01-14 cond-mat.mes-hall
Universality in quantum critical flow of charge and heat in ultra-clean graphene
Indian Institute of Science（印度科学研究所）；Harvard University（哈佛大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
本文在超净石墨烯狄拉克点附近结合电导与热导测量，实验确立了量子临界电导率 $σ_\mathrm{Q}\approx(4\pm1)e^2/h$，并观察到维德曼-弗朗兹定律被大幅违反及动力学粘度趋近全息极限，证明其可作为检验物理学统一概念的平台。
2025-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ballistic-hydrodynamic phase transition in flow of two-dimensional electrons
相变的特征是微粒子动力学类型的急剧变化，它们的描述通常需要量子力学。最近，发现了一种特殊类型的导体，其中二维（2D）电子形成粘性流体。在这项工作中，我们揭示了这种电子流体在高质量的样品可以形成弹道电子通过相变。为此，我们从理论上研究了随着磁场的增加，二维弱相互作用电子的弹道流的演化，并跟踪在某一临界场的流体分数的出现。这种流动的重组表现在纵向电阻和霍尔电阻的磁场依赖性的扭结中。值得注意的是，所研究的相变具有经典力学的起源，并由弹道尺寸效应和电子-电子散射决定。我们的分析表明，这种效果显然是观察到在最近的二维电子在石墨烯和高迁移率GaAs量子阱的传输实验。
2021-06-21 cond-mat.mes-hall
Non-local electrodynamics in ultra-pure PdCoO$_{2}$
电子在绝大多数导体中的运动是扩散的，服从欧姆定律。然而，最近发现和增长的高纯度材料具有极长的电子平均自由程，引发了对非欧姆替代品，包括粘性和弹道流的兴趣。虽然非欧姆输运机制已经在一系列材料中被发现，包括二维电子气、石墨烯、拓扑半金属和铜铁矿金属，但确定它们的性质已被证明是具有挑战性的。在这里，我们报告了一种新的方法来解决这个问题，采用宽带微波光谱的铜铁矿金属PdCoO $_{2}$在三个不同的样品几何形状，将是相同的扩散运输。所观察到的差异，其中去至于不同的幂律，利用六方对称的PdCoO $_{2}$。这允许一个特别优雅的基于非局部电动力学的诊断，其结果有利于弹道严格流体动力学流。此外，它揭示了一个新的效果弹道电子流，由于高度刻面的形状的六角费米表面。我们结合我们广泛的数据集与玻尔兹曼方程的分析，以表征在PdCoO $_{2}$的非本地制度。更广泛地说，我们的研究结果突出了宽带微波光谱在研究新一代超高电导率材料中的奇异输运机制方面发挥核心作用的潜力。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall
