Zinātnieki radīja jauna veida metālu, kur elektroni plūst kā šķidrums

(zf L/Moment/Getty Images)

Parasti sagaidāms, ka metālos elektroni savā kustībā ir difūzi, darbojoties kā atsevišķas daļiņas, citiem vārdiem sakot, tie neiegūst impulsu kā grupa.

Jaunā pētījumā zinātnieki tagad ir atklājuši metāla veidu, kurā elektroni faktiski plūst šķidrumam līdzīgā veidā, piemēram, ūdens caurulē, mijiedarbojoties ar kvazdaļiņas sauca fononi , kas rodas no vibrācijām kristāla struktūrā.

Tas liek elektroniem kustībā pāriet no difūzas (daļiņām līdzīgas) uz hidrodinamisku (šķidrumam līdzīgu).

Metāls supravadītājs kas izraisa šo uzvedību, ir sintēze niobijs un germānija ko sauc par ditetrelīdu (NbGe2), ziņo pētnieku grupa. Iespējams, tas varētu radīt jauna veida elektroniskas ierīces.

'Mēs vēlējāmies pārbaudīt neseno 'elektronu-fonona šķidruma' prognozi. saka eksperimentālais fiziķis Fāzels Tafti no Bostonas koledžas.

'Parasti elektronus izkliedē fononi, kas noved pie parastās elektronu difūzās kustības metālos. Jauna teorija liecina, ka tad, kad elektroni spēcīgi mijiedarbojas ar fononiem, tie veidos vienotu elektronu-fononu šķidrumu. Šis jaunais šķidrums ieplūdīs metāla iekšienē tieši tādā pašā veidā, kā ūdens plūst caurulē.

(Fāzels Taftijs, Bostonas koledža)

Augšpusē: mazs jaunā materiāla kristāls uz ierīces ar ieliktni, kas parāda atomu izkārtojumu.

Trīs eksperimentālās metodes apstiprināja Tafti un viņa kolēģu izvirzīto elektronu-fotonu šķidruma hipotēzi. Pirmais bija metāla elektriskās pretestības mērīšana, kas parādīja, ka tā elektroniem ir lielāka masa nekā parasti.

Otrkārt, Ramana izkliede lāzera analīze parādīja, ka NbGe2 vibrācija mainījās neparastās elektronu plūsmas dēļ, un visbeidzot rentgenstaru difrakcijas metodes atklāja metāla kristāla struktūru.

Elektronu masa bija trīs reizes lielāka, nekā tai vajadzētu būt, materiālu kartēšanas pieeja, kas pazīstama kā kvantu svārstības parādīja: vēl viena zīme, ka elektroni un fononi izraisa neparastu uzvedību.

'Tas bija patiesi pārsteidzoši, jo mēs negaidījām tik 'smagus elektronus' šķietami vienkāršā metālā.' saka Taftijs .

'Galu galā mēs sapratām, ka spēcīgā elektronu-fononu mijiedarbība bija atbildīga par smago elektronu uzvedību. Tā kā elektroni spēcīgi mijiedarbojas ar režģa vibrācijām jeb fononiem, režģis tos “velk”, un šķiet, ka tie ir ieguvuši masu un kļuvuši smagi.

Pašlaik ir daudz pētnieciskā interese elektronu-fononu šķidrumu idejā, pat ja vēl nav pilnībā skaidrs, kāda varētu būt ietekme uz nākotnes elektroniskajiem sīkrīkiem un sakaru sistēmām.

Šis jaunais darbs paver daudz interesantu iespēju turpmākiem pētījumiem. Pēc tam pētnieki vēlas atrast citus materiālus, kas darbojas tāpat kā NbGe2, un strādāt, lai kontrolētu elektronu šķidruma plūsmu turpmākiem lietojumiem.

'Tā kā elektronu-fononu izkliede atslābina elektronu impulsu metālos, pastāvīga impulsa apmaiņa starp fononiem un elektroniem var saglabāt kopējo impulsu un radīt savienotu elektronu-fononu šķidrumu,' pētnieki. paskaidrojiet savā pētījumā .

'Šāda matērijas fāze varētu būt platforma elektronu hidrodinamikas novērošanai.'

Pētījums ir publicēts Dabas sakari .

Populārākas Kategorijas: Neklasificēts , Telpa , Dabu , Viedoklis , Daba , Cilvēkiem , Tech , Vidi , Fizika , Veselība ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.