Jörg Schmalian
damit eine unendliche Wärmeleitfähigkeit mit sich bringt. Dieses Verhalten ist im
krassen Unterschied zu Galilei-invariaten Systemen. Wie in der Diskussion zum
Hagen-Poiseuille-Gesetz angedeutet, ergibt sich damit in Graphen ein paraboli-
sches Strömungsfeld des Wärmestroms, nicht des elektrischen Stroms. Bestimmt
man die thermische Leitfähigkeit in Graphen endlicher Geometrie, sollte dies eine
Messung der Viskosität ermöglichen.
Zusammenfassung. Während die in diesem Beitrag diskutierten experimen-
tellen und theoretischen Resultate sehr ermutigend sind, sind wir erst am Anfang
der Entwicklung, die Strömungsmechanik von Elektronen zu verstehen und zu
kontrollieren. Weitere Verbesserungen der Probenqualität und Strukturierung sind
dabei zentrale Aspekte, um das Parameterregime mit hydrodynamischem Verhal-
ten zu erweitern. Aus theoretischer Sicht gibt es fundamentale Herausforderun-
gen bei der Beschreibung quantenkinetischer Prozesse in stark wechselwirkenden
Systemen. Beispiele sind die mikroskopische Bestimmung von Transportkoeffi-
zienten, die Lösung der nichtlinearen kinetischen Theorien oder das generelle
Problem der Zeitskalen der lokalen Thermalisierung in geschlossenen Quanten-
systemen. Die hier besprochenen Phänomene wie nichtlokaler Transport [25, 26],
super-ballistischer Stromfluss, extreme thermische Leitfähigkeiten und gekoppelte
Energie-Ladungsbündel sind dabei nur die ersten Beispiele, die neuartige Anwen-
dungsmöglichkeiten einer hydrodynamischen, viskosen Elektronik möglich er-
scheinen lassen.
Literatur
[1] P.J. W. Moll, P Kushwaha, N. Nandi, B. Schmidt & A. P Mackenzie, Science 351, 1061
(2016).
[2] J. Gooth, F. Menges, C. Shekhar, V Süß, N. Kumar, Y. Sun, U. Drechsler, R. Zierold,
C. Felser & B. Gotsmann, arXiv: 1706.05925.
[3] M. Titov, R. V Gorbachev, B. N. Narozhny, T. Tudorovskiy, M. Schütt, P M. Ostrovsky,
I. V Gornyi, A. D. Mirlin, M. I. Katsnelson, K. S. Novoselov, A. K. Geirn & L. A. Ponoma-
renko, Phys. Rev. Lett. 111, 166601 (2013).
[4] J. Crossno, J. K. Shi, K. Wang, X. Liu, A. Harzheim, A. Lucas, S. Sachdev, P. Kim, T. Ta-
niguchi, K. Watanabe, T. A. Ohki & K. C. Fong, Science 351, 1058 (2016).
[5] D. A. Bandurin, I. Torre, R. Krishna Kumar, M. Ben Shalom, A. Tomadin, A. Princi-
pi, G. H. Anton, E. Khestanoval, K. S. Novoselov, I. V Grigorieval, L. A. Ponomarenko,
A. K. Geim & M. Polini, Science 351, 1055 (2016).
[6] R. Krishna Kumar, D.A. Bandurin, F. M. D. Pellegrino, Y. Cao, A. Principi, H. Guo,
G. H. Auton, M. B. Shalom, L. A. Ponomarenko, G. Falkovich, I. V Grigorieva, L. S. Le-
vitov, M. Polini & A. K. Geim, Nature Physics 13, 1182 (2017).
[7] F. Ghahari, H.-Y. Xie, T. Taniguchi, K. Watanabe, M. S. Foster & P. Kim, Phys. Rev. Lett.
116, 136802 (2016).
[8] R.N. Gurzhi, Usp. Fiz. Nauk94, 689 (1968) [Sov. Phys. Usp. 11,255 (1968)].
[9] M.J.M. deJong&L.W Molenkamp, Phys. Rev. B 51, 13389 (1995).
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damit eine unendliche Wärmeleitfähigkeit mit sich bringt. Dieses Verhalten ist im
krassen Unterschied zu Galilei-invariaten Systemen. Wie in der Diskussion zum
Hagen-Poiseuille-Gesetz angedeutet, ergibt sich damit in Graphen ein paraboli-
sches Strömungsfeld des Wärmestroms, nicht des elektrischen Stroms. Bestimmt
man die thermische Leitfähigkeit in Graphen endlicher Geometrie, sollte dies eine
Messung der Viskosität ermöglichen.
Zusammenfassung. Während die in diesem Beitrag diskutierten experimen-
tellen und theoretischen Resultate sehr ermutigend sind, sind wir erst am Anfang
der Entwicklung, die Strömungsmechanik von Elektronen zu verstehen und zu
kontrollieren. Weitere Verbesserungen der Probenqualität und Strukturierung sind
dabei zentrale Aspekte, um das Parameterregime mit hydrodynamischem Verhal-
ten zu erweitern. Aus theoretischer Sicht gibt es fundamentale Herausforderun-
gen bei der Beschreibung quantenkinetischer Prozesse in stark wechselwirkenden
Systemen. Beispiele sind die mikroskopische Bestimmung von Transportkoeffi-
zienten, die Lösung der nichtlinearen kinetischen Theorien oder das generelle
Problem der Zeitskalen der lokalen Thermalisierung in geschlossenen Quanten-
systemen. Die hier besprochenen Phänomene wie nichtlokaler Transport [25, 26],
super-ballistischer Stromfluss, extreme thermische Leitfähigkeiten und gekoppelte
Energie-Ladungsbündel sind dabei nur die ersten Beispiele, die neuartige Anwen-
dungsmöglichkeiten einer hydrodynamischen, viskosen Elektronik möglich er-
scheinen lassen.
Literatur
[1] P.J. W. Moll, P Kushwaha, N. Nandi, B. Schmidt & A. P Mackenzie, Science 351, 1061
(2016).
[2] J. Gooth, F. Menges, C. Shekhar, V Süß, N. Kumar, Y. Sun, U. Drechsler, R. Zierold,
C. Felser & B. Gotsmann, arXiv: 1706.05925.
[3] M. Titov, R. V Gorbachev, B. N. Narozhny, T. Tudorovskiy, M. Schütt, P M. Ostrovsky,
I. V Gornyi, A. D. Mirlin, M. I. Katsnelson, K. S. Novoselov, A. K. Geirn & L. A. Ponoma-
renko, Phys. Rev. Lett. 111, 166601 (2013).
[4] J. Crossno, J. K. Shi, K. Wang, X. Liu, A. Harzheim, A. Lucas, S. Sachdev, P. Kim, T. Ta-
niguchi, K. Watanabe, T. A. Ohki & K. C. Fong, Science 351, 1058 (2016).
[5] D. A. Bandurin, I. Torre, R. Krishna Kumar, M. Ben Shalom, A. Tomadin, A. Princi-
pi, G. H. Anton, E. Khestanoval, K. S. Novoselov, I. V Grigorieval, L. A. Ponomarenko,
A. K. Geim & M. Polini, Science 351, 1055 (2016).
[6] R. Krishna Kumar, D.A. Bandurin, F. M. D. Pellegrino, Y. Cao, A. Principi, H. Guo,
G. H. Auton, M. B. Shalom, L. A. Ponomarenko, G. Falkovich, I. V Grigorieva, L. S. Le-
vitov, M. Polini & A. K. Geim, Nature Physics 13, 1182 (2017).
[7] F. Ghahari, H.-Y. Xie, T. Taniguchi, K. Watanabe, M. S. Foster & P. Kim, Phys. Rev. Lett.
116, 136802 (2016).
[8] R.N. Gurzhi, Usp. Fiz. Nauk94, 689 (1968) [Sov. Phys. Usp. 11,255 (1968)].
[9] M.J.M. deJong&L.W Molenkamp, Phys. Rev. B 51, 13389 (1995).
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