Ученые создали новый вид металла, в котором электроны текут как жидкость
Автор: Евгений Погребняк Дата: 09.09.2021 21:09
В металлах обычно ожидается, что электроны будут диффузионными в своем движении, действуя как отдельные частицы – другими словами, они не набирают импульс как группа. В новом исследовании ученые обнаружили тип металла, в котором электроны действительно текут подобно жидкости-как вода в трубе – взаимодействуя с квазичастицами, называемыми фононами, которые возникают в результате колебаний в кристаллической структуре. Это заставляет электроны переходить от диффузионного (частицеобразного) к гидродинамическому (жидкообразному) поведению в своем движении. Металлический сверхпроводник, который вызывает такое поведение, представляет собой синтез ниобия и германия, называемый дитетрелидом (NbGe2), сообщает исследовательская группа. Потенциально это может привести к созданию нового типа электронного устройства. "Мы хотели проверить недавнее предсказание "электронно-фононной жидкости"", - говорит физик-экспериментатор Фазель Тафти из Бостонского колледжа. "Как правило, электроны рассеиваются фононами, что приводит к обычному диффузионному движению электронов в металлах. Новая теория показывает, что когда электроны сильно взаимодействуют с фононами, они образуют единую электрон-фононную жидкость. Эта новая жидкость будет течь внутри металла точно так же, как вода течет в трубе". Электронный металл 2 (Фазель Тафти, Бостонский колледж) Вверху: Небольшой кристалл нового материала на устройстве, со вставкой, показывающей расположение атомов. Три экспериментальных метода подтвердили гипотезу электронно-фотонной жидкости, выдвинутую Тафти и его коллегами. Первым было измерение электрического сопротивления в металле, которое показало, что его электроны имеют большую массу, чем обычно ожидалось. Во-вторых, лазерный анализ комбинационного рассеяния света показал, что вибрация NbGe2 изменилась из-за необычного потока электронов, и, наконец, методы рентгеновской дифракции выявили кристаллическую структуру металла. Масса электронов была в три раза больше, чем должна быть, показал подход к отображению материала, известный как квантовые колебания: еще один признак того, что электроны и фононы вызывали необычное поведение. "Это было действительно удивительно, потому что мы не ожидали таких" тяжелых электронов "в, казалось бы, простом металле", - говорит Тафти. "В конце концов, мы поняли, что сильное электрон-фононное взаимодействие ответственно за поведение тяжелых электронов. Поскольку электроны сильно взаимодействуют с колебаниями решетки, или фононами, они"притягиваются" решеткой, и кажется, что они набрали массу и стали тяжелыми". В настоящее время существует большой исследовательский интерес к идее электрон-фононных жидкостей, даже если еще не совсем ясно, какие последствия это может иметь для электронных устройств и систем связи будущего. Эта новая работа открывает множество интересных возможностей для будущих исследований. Затем исследователи хотят найти другие материалы, которые ведут себя так же, как NbGe2, и работать над управлением потоком электронов в жидкости для будущих применений. "В то время как электрон-фононное рассеяние ослабляет импульс электрона в металлах, постоянный обмен импульсом между фононами и электронами может сохранить общий импульс и привести к образованию связанной электрон-фононной жидкости", - объясняют исследователи в своем исследовании. "Такая фаза материи могла бы стать платформой для наблюдения за электронной гидродинамикой".
|
Ваши комментарии
|
Чат
Опросы
Музыка
Треки
НеForМат
Академия
Целит
Юрпомощь
О сервере
О проекте
Юмор
Работа
О нас
Earn&Play
Для контактов skype:noo.inc
|