石墨烯霍爾杆（W = 15微米）的光學微影象和測量配置
一個研究人員團隊透露，可以在石墨烯電晶體中產生聲波和多普勒移位聲波，為這種世界著名的材料及其在奈米電子技術中的應用潛力提供了新的見解。
當警車向你疾馳併發出警報聲時，您可以聽到警報器噪音頻率的明顯變化。這就是多普勒效應。當噴氣式飛機的速度超過音速（約每小時760英里）時，它對空氣施加的壓力會產生衝擊波，可以作為巨大的超音速轟鳴或雷鳴聲；這就是馬赫效應。
來自拉夫伯勒、諾丁漢、曼徹斯特、蘭開斯特和堪薩斯大學的科學家發現，這些現象的量子力學版本發生在由高純石墨烯製成的電子電晶體中。他們的新出版物《石墨烯的非平衡費米子》揭示了多普勒移位磁子共振，伴隨著馬赫超音速和蘭道速度效應，今天已在《自然通訊》上發表。
石墨烯比鋼強100多倍，但非常輕，導電性比矽高100多倍，在所有已知材料的室溫下電阻率最低。這些特性使石墨烯非常適合一系列應用，包括改進手機和平板電腦觸控式螢幕和提高電子電路速度的塗層。
研究團隊使用強電場和磁場來加速由碳原子六邊形晶格組成的原子薄石墨烯單層中的電子流。
在足夠高的電流密度下，相當於每平方米約100億安培，透過單個原子層碳，電子流達到每秒14公里（約30，000英里/小時）的速度，並開始搖晃碳原子，從而發射被稱為聲子的量化聲能束。這種聲子發射被檢測為電晶體電阻的共振增加；在石墨烯中觀察到超音速臂。
研究人員還觀察到，當高能電子在量化的迴旋加速軌道之間跳躍併發射頻率類似於多普勒一樣的上移或下移的聲學聲子時，多普勒效應在較低電流下，這取決於聲波相對於超速電子的方向。
透過將石墨烯電晶體冷卻到液氦溫度，該團隊檢測到了第三種現象，即電子透過電荷相互作用，並以臨界速度（即所謂的蘭道速度）在量化能級之間“無聲”跳躍。
拉夫伯勒博士該論文的作者之一Mark Greenway說：“在石墨烯單層中同時觀察所有這些效果真是太棒了。正是由於石墨烯出色的電子效能，我們才能詳細研究這些不平衡的量子過程，並瞭解石墨烯中的電子如何在強電場加速下散射和失去能量。蘭道速度是超導體和超流體氦的量子性質。因此，檢測石墨烯耗散共振磁電阻的類似效果尤其令人興奮。”
這些裝置是在曼徹斯特大學國家石墨烯研究所製造的。
博士領導裝置設計和開發的Piranavan Kumaravadivel指出：“我們的裝置體積大、質量高是觀察這些現象的關鍵。我們的裝置足夠大和純淨，以至於電子幾乎完全與聲子和其他電子相互作用。我們預計這些結果將激發對其他2D材料中非平衡現象的類似研究。我們的測量還表明，高質量的石墨烯層可以攜帶非常高的連續電流密度，接近超導體中可實現的連續電流密度。高純度石墨烯電晶體可能會在未來的奈米電力電子技術中找到應用。”
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