石墨烯中电子的异常热扩散

我们揭示了固体中电子热扩散相对于理想自由电子气模型普遍接受图景的显著偏离。具体而言，我们表明与晶格和杂质的相互作用，加上电子色散关系强烈的材料依赖性，导致了反直觉的扩散行为；我们通过比较单层二维电子气（2DEG）与石墨烯来识别该行为。当受到温度梯度 $\nabla T$ 作用时，石墨烯中无质量狄拉克电子的热扩散表现出异常行为，电子沿 $\nabla T$ 运动并积聚于高温区域，这与具有抛物线色散的2DEG中的正常电子扩散形成对比——后者观察到净运动逆着 $\nabla T$，并伴随高温区域的电子耗尽。这些发现对理解新兴材料中的空间电子动力学具有根本重要性，并与其他处理非均匀温度条件下电子系统的物理学分支建立了密切联系。