Научная группа из Бостонского колледжа создала новый металлический сверхпроводник NbGe2, в котором оказалось, что электроны «текут» так же, как и вода в водопроводной трубе. Оказалось, что в рассматриваемом материале электроны тяжелее, чем указывали на это теоретические выкладки.
Подробное изучение процесса показало, что этот эффект возникает из-за взаимодействия с другими частицами, за счет чего электроны начинают в фигуральном смысле «течь».
Новая лабораторная работа и ее результаты
В новом научном исследовании ученые намеревались проверить ранее высказанное теоретическое предположение, согласно которому должна существовать электронно — фононная жидкость.
Фононы - это не что иное, как колебания кристаллической решетки материала. Зачастую электроны рассеиваются фононами, что дает обычное диффузное движение этих частиц в металлах.
Но согласно новой теории, когда электроны вступают в тесное взаимодействие с фононами, то они способны формировать так называемую единую электрон — фононную жидкость. Вот эта «жидкость» и течет внутри кристаллической решетки металла аналогично обычной воде в трубопроводе.
Исследователи занимались изучением проводимости электронов в новом сверхпроводнике, созданном на основе ниобия и германия – NbGe2. В своих лабораторных исследованиях инженеры применили сразу три метода:
- Определение электрического сопротивления. Выполненные замеры показали, что у электронов присутствует более высокая масса электронов.
- Комбинированное рассеивание света. Этот вариант исследования показал, что произошло изменение поведения вибрации кристаллической решетки, которое оказалось возможным только из-за наличия особого потока электронов.
- Дифракция рентгеновских лучей. Этот метод продемонстрировал точную кристаллическую структуру материала.
Кроме этого, применив так называемую методику квантовых колебаний, исследователи узнали массы электронов в материале. В результате чего было обнаружено, что масса электронов на всех траекториях была в три раза выше ожидаемого значения.
Все это необычное поведение инженеры объяснили тем, что в материале присутствует так называемое электрон — фононное взаимодействие, которое и дало эффект «утяжеления» частиц. Это также указало на то, что поток электронов изменил свое поведение с обычного для частиц на гидродинамическое.
Ученые были воодушевлены полученными результатами и теперь планируют заняться поиском новых материалов, в оных электроны также будут проявлять себя как «жидкость».
Кроме этого, часть сил будет брошена на поиск вариантов управления «электронной воды» для того, чтобы в будущем создать на основе нового эффекта принципиально новые электронные устройства.
Результатами проделанной работы ученые поделились на страницах журнала Nature Communications.
Если понравился материал, то оцените его и не забудьте подписаться на канал. Спасибо за ваше внимание!