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Ballistic atomic transport in narrow carbon nanotubes

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Résumé fourni par la source

Friction forces are conventionally modeled via semiclassical theories that associate energy dissipation with newtonian motion on corrugated interface potentials. This consolidated approach is challenged at the nanoscale by observation of nearly unimpeded water flow in narrow carbon nanotubes (CNTs), in spite of nonvanishing energy corrugations. Here we go beyond the standard newtonian perspective, adopting a quantum mechanical description of 4 He flow through narrow CNTs. Building upon our Bloch-wave dynamics [Phys. Rev. Lett. 131, 206301 (2023)] we explore realistic flow conditions, including non-negligible interface interactions, finite temperatures, and imperfect CNTs. At T = 0 K we found that 4 He waves can propagate through ideally periodic, corrugated interface potentials with no friction: below a critical velocity regulated by interface corrugations, energy loss by emission of plasmon and phonon quanta is forbidden. Introducing realistic impurities/defects one still finds very large mean free paths that can exceed the micrometer scale, while thermal phonons and plasmons yield even lower scattering rates. This establishes the unexpected emergence of ballistic wavelike transport in narrow CNTs within realistic nanoscale devices, and demonstrates the intrinsic quantumness of nanoscale interfaces.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Ballistic atomic transport in narrow carbon nanotubes
Date Crossref
29/01/2026
Éditeur
American Physical Society (APS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude et ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Institutions déclarées

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Sujets associés

Carbon Nanotubes in CompositesGraphene research and applicationsAdvanced Physical and Chemical Molecular Interactions

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