电子 de Laval 喷嘴中的超音速流动与水跃

在极纯净的固态系统中，载流子-载流子相互作用主导任何其他散射机制，电子流动可被置于流体动力学框架内描述。在这些情形下，粘性流体现象的类似物已被实验观测到。然而，迄今为止对电子流体动力学的实验研究局限于低速、线性响应区。在速度接近声速时，电子流体预期表现出可压缩行为，其中非线性效应和诸如激波与壅塞流动等不连续性早已被预言。尽管可压缩区有望实现强非线性流动现象，但该区域在电子系统中仍未被探索。在此，我们通过电子 de Laval 喷嘴展示了双层石墨烯中的可压缩电子流动，该结构将电荷载流子加速至超过电子声速，直至其在激波中突然减速。输运测量中的不连续性以及 Kelvin 探针测量中电势的局部平缓与粘性电子激波波前及超音速电子流动的存在相一致，而与欧姆或弹道流动不一致。打破电子液体中的声障为超越不可压缩流动范式的新型、本征非线性电子器件打开了大门。