Молекулы различных веществ, будучи отдельными частицами, могут перемещаться вместе, образуя течения, волны, потоки и водовороты.
Поэтому вихри являются отличительной чертой гидродинамического течения.
Другое дело электроны. Их принцип перемещения правильнее считать баллистическим. Они тоже частицы, однако волновые свойства может проявлять единичный электрон, но вот для групп электронов ранее не наблюдалось явлений, похожих на те, что возникают в гидродинамике. Хотя и предсказывалось, что такое возможно.
Но теперь, исследователи из MIT и Института наук Вайцмана (Weizmann Institute of Science) выяснили, что сильно взаимодействующие электроны в сверхчистых проводниках могут демонстрировать признаки гидродинамического поведения, включая отрицательное нелокальное сопротивление.
Они опубликовали свои результаты в исследовании, где описали свои наблюдения водоворотов в электронной жидкости. Использовав наноразмерное сканирующее сверхпроводящее квантовое интерференционное устройство на игле, они получили отображение распределения тока в круглой камере, соединенной через небольшую апертуру с токоведущей полосой в высокочистом полуметалле.
Так они обнаружили, что вихри присутствуют только для малых отверстий, тогда как течение является ламинарным (невихревым) для больших отверстий. При этом, вблизи перехода от вихревого к ламинарному они отметили расщепление одиночного вихря в камере на два вихря; такое поведение имеет место только в гидродинамическом режиме и не свойственно для баллистического перемещения.
Эти результаты предполагают новый механизм гидродинамического течения в тонких чистых кристаллах, так что пространственная диффузия импульсов электронов обеспечивается малоугловым рассеянием на поверхностях вместо обычно вызываемого электрон-электронного рассеяния, которое становится чрезвычайно слабым при низких температурах.
Эта индуцированная поверхностью парагидродинамика, которая имитирует многие аспекты традиционной гидродинамики, включая вихри, открывает новые возможности для изучения и использования электронной гидродинамики в электронных системах с высокой проводимостью.
