Создан новый вид металла. В нём электроны текут как жидкость
Потенциально, это может привести к появлению нового типа электронного устройства.
В новом исследовании ученые открыли тип металла, в котором электроны двигаются текучим образом — как вода в трубе — путем взаимодействия с квазичастицами, называемыми фононами, которые возникают в результате колебаний в кристаллической структуре. Это необычное явление, поскольку в металлах электроны действуют как отдельные частицы, не набирая импульс как группа.
Металлический сверхпроводник, который вызывает такое поведение, представляет собой синтез ниобия и германия, называемый дитетрелидом — NbGe2. Потенциально, это может привести к появлению нового типа электронного устройства.
«Обычно электроны рассеиваются на фононах, что приводит к обычному диффузионному движению электронов в металлах. Новая теория показывает, что, когда электроны сильно взаимодействуют с фононами, они образуют объединенную электрон-фононную жидкость. Эта новая жидкость будет течь внутри металла. точно так же, как вода течет по трубе», – Фазель Тафти, ведущий автор исследования из Бостонского колледжа.
Реклама
Три экспериментальных метода подтвердили гипотезу электронно-фотонной жидкости, сформулированную Тафти и его коллегами. Первым было измерение удельного электрического сопротивления металла, которое показало, что его электроны имеют большую массу, чем можно было бы ожидать.
Во-вторых, анализ комбинационного рассеяния света с помощью лазера показал, что колебания NbGe2 изменились из-за необычного потока электронов, и, наконец, методы дифракции рентгеновских лучей выявили кристаллическую структуру металла. Исследователи определили, что масса электронов была в три раза больше, чем ожидалось.
«Это было действительно удивительно, потому что мы не ожидали появления таких тяжелых электронов в, казалось бы, простом металле. В конце концов мы поняли, что сильное электрон-фононное взаимодействие было ответственно за поведение тяжелых электронов. Поскольку электроны сильно взаимодействуют с колебаниями решетки или фононами, они своего рода увлекаются решеткой, и создается впечатление, что они набрали массу и стали тяжелыми», – Фазель Тафти.
В настоящее время существует большой исследовательский интерес к идее электрон-фононных жидкостей, хотя до сих пор не до конца ясно, каковы перспективы их использования.
Эта новая работа открывает множество интересных возможностей для будущих исследований. На следующем этапе исследователи хотят найти другие материалы, которые ведут себя так же, как NbGe2, и поработать над контролем потока электронов в жидкости.
