De snelste "films" die ooit van elektronenbeweging zijn gemaakt, zijn vastgelegd door onderzoekers met behulp van de Advanced Photon Source (APS) van het Amerikaanse ministerie van Energie in Argonne en het Frederick Seitz Materials Research Laboratory aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign (UIUC) . De bioscoop, die zijn gemaakt door röntgenstralen van grafeen te verstrooien, laten zien dat de interactie tussen de elektronen van grafeen verrassend zwak is.

Met behulp van inelastische röntgenverstrooiingsexperimenten bij de X-ray Science Division 9-ID röntgenbundellijn bij de APS, natuurkundigen van UIUC brachten de beweging van elektronen in grafeen in beeld met resoluties van 0,533 en 10,3 attoseconden. Hun resultaten werden gepubliceerd in het nummer van 5 november van Wetenschap .

Hoe klein en hoe snel zijn deze metingen precies? Een angström is 1/10, 000, 000, 000 van een meter, ongeveer de breedte van een waterstofatoom. En een attoseconde is tot een seconde zoals een seconde tot de leeftijd van het heelal is.

De Nobelprijs voor Natuurkunde 2010 werd toegekend aan Andre Geim en Konstantin Novoselov voor hun werk aan grafeen, een enkel atoom dik vel koolstofatomen gerangschikt in een honingraatpatroon dat veel intrigerende eigenschappen vertoont, inclusief grote kracht, flexibiliteit, uitstekende elektrische geleidbaarheid, en hittebestendigheid. Als resultaat, grafeen is een kandidaat-materiaal voor een breed scala aan toepassingen, waaronder een nieuwe generatie goedkope, flexibele elektronica. Een grote openstaande vraag over dit materiaal is of de elektronen in grafeen onafhankelijk bewegen, of als hun beweging wordt gecorreleerd door Coulomb-afstoting.

De onderzoekers in deze studie ontdekten dat grafeen de Coulomb-interacties verrassend effectief screent, waardoor het zich gedraagt ​​als een eenvoudige, onafhankelijk-elektron halfmetaal. Hun werk verklaart verschillende mysteries, inclusief waarom vrijstaand grafeen geen isolator wordt zoals voorspeld. De studie demonstreert ook een nieuwe benadering voor het bestuderen van ultrasnelle dynamiek, het creëren van een nieuw venster op de meest fundamentele eigenschappen van materialen.