Hoe elektronen interageren met andere elektronen op kwantumschaal in grafeen, beïnvloedt hoe snel ze in het materiaal reizen, wat leidt tot zijn hoge geleidbaarheid. Nutsvoorzieningen, Natalia Menezes en Cristiane Morais Smith van het Centre for Extreme Matter and Emergent Phenomena van de Universiteit Utrecht, Nederland, en een Braziliaanse collega, Van Sergio Alves, hebben een model ontwikkeld dat de grotere geleidbaarheid in grafeen toeschrijft aan het versnellende effect van elektronen die interageren met fotonen onder een zwak magnetisch veld. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in EPJ B .

Door de honingraatstructuur van het eenlaags dikke koolstofatoommateriaal, de energie van de elektronen varieert in overeenstemming met hun snelheid. Als we ons het spectrum van de snelheid van elektronen moeten voorstellen, het zou op een kegel lijken. De helling van de kegel is de elektronensnelheid, die driehonderd keer kleiner is dan de snelheid van het licht.

In dit onderzoek, natuurkundigen hebben een manier bedacht om te testen wat er gebeurt als elektronen met elkaar interageren. Om dit te doen, ze gebruikten pseudo-kwantumelektrodynamica (PQED), een theorie die effectief de interactie beschrijft tussen elektronen die worden gemedieerd door fotonen die in verschillende ruimte-tijddimensies bestaan. Terwijl de elektronen beperkt zijn tot voortplanting in een vlak, de fotonen kunnen vrij bewegen in de 3D-ruimte.

Als onderdeel van de studie, de auteurs hielden ook rekening met een zwak magnetisch veld loodrecht op het grafeenvlak. Vervolgens gebruikten ze twee verschillende methoden om het trending-effect te onderzoeken op de manier waarop de energie van elektronen rond de top van de kegel wordt verspreid. De verrassende bevinding is dat elektronen de neiging hebben om hun snelheid te vergroten in de richting van die van de fotonen, die met de snelheid van het licht reizen. En het zwakke magnetische veld verandert deze trend niet. Daarom, het collectieve gedrag van de elektronen, die verband houdt met geleidbaarheid, blijft hetzelfde als bij afwezigheid van een zwak veld.