粒子-空穴对称系统的流体动力学：量子蒙特卡罗研究

在半填充下，纯净且具有粒子-空穴对称系统中的电子流出现流体动力学行为是一个非平凡的问题。Navier-Stokes (NS) 方程描述了动量流，而实验测量通常捕捉的是电流流型。然而，在粒子-空穴对称系统中，由于电子和空穴以相等的分布函数沿相反方向运动，电流与动量流完全解耦。这使得将 NS 方程与观测到的流型联系起来具有挑战性。在本工作中，我们证明了尽管不存在动量流，半填充下的电荷电流的流体动力学行为依然可以出现。通过将 Boltzmann 输运理论与纯净石墨烯样品的数值上精确的量子蒙特卡罗模拟相结合，我们表明可以直接为电荷电流推导出 NS 型方程，从而在解释半填充下石墨烯中实验观测到的流体动力学流型时，无需任何额外的机制来耦合速度场与电荷电流。我们表明，一个新的输运量——电流扩散系数——取代了粘度，并预期该描述对任何粒子-空穴对称系统均有效。我们的结果为解释实验数据提供了新见解，并展示了量子蒙特卡罗计算如何在输运测量中作为实验的替代手段以验证动力学理论结果。