Учените са създали нов метал, който позволява движението на електрони подобно на течност
Екип от изследователи е създал нов метален обект, в който електроните могат да текат свободно, както вода в тръба, осигурявайки фундаментална опора в поведението на динамиката. Това може да доведе до ново поколение електронни устройства.
Изследвайки метален свръхпроводник, състоящ се от германий и от ниобий (NbGe2), асистент по физика от Бостънския колеж, заедно с колеги от Университета на Флорида и Тексаския университет в Далас откриха, че силно взаимодействие между фотони и електрони променя движението на електроните от тяхното типично дифузно движение, до хидродинамично. Последното наподобява движение на течност.
Това бележи първото откриване на електронно-фотонна течност във веществото NbGe2. Обикновено електроните се разпръскват във фотони, което води до обичайно дифузното им движение в металите. Нова теория показва, че когато електроните силно взаимодействат с фотони, те ще образуват обединена електронно-фотонна течност.
Тази нова течност ще тече вътре в метала точно по същия начин, по който водата тече в тръба. Изследователите вярват, че това откритие ще послужи за мотивиране на по-нататъшни анализи на новия материал и за идентифициране на многобройните му приложения.
Съвременният начин на живот зависи от потока на водата в тръбите, в допълнение към електроните в електрическите проводници. Въпреки че този тръбопроводен формат звучи подобно и в двата случая, те в действителност силно се различават. Водата тече като континуум от течности, вместо отделни молекули, съгласно законите на хидродинамиката. За разлика от това, електроните упорито текат като отделни частици и се дифузират в металите, тъй като се разделят чрез решетъчни вибрации.
Нова перспектива
Възпроизвеждането на електрони с хидродинамика в други материали може да доведе до нова перспектива. Изследователският екип използва три експериментални метода, за да подчертае проводимостта на електричеството в новия метал. Разкрита е промяна в движението във вибрацията на кристала NbGe2, причинена от специалния флуидоподобен поток от електрони. Освен това, измерванията на електрическото съпротивление разкриха излишна маса за електроните и рентгеновата дифракция. Това показва кристалната структура на материала.
Техниката, наречена квантови трептения, се оказа особено полезна при определяне на масата на електроните в материала. Това позволява на изследователите да видят, че във всички траектории тя е три пъти по-голяма от предвижданата. Това е било изненадващо, защото учените не са очаквали такива тежки електрони в един на пръв поглед прост метал. В крайна сметка се оказва, че силното електронно-фотонно взаимодействие е отговорно за поведението на тежките електрони.
Тъй като електроните взаимодействат силно с фотони, те натрупват маса и стават тежки. Следващата стъпка на екипа е да търси средства за управление на хидродинамичната течност на електроните в други материали, освен в NbGe2. Това може да доведе до ново поколение електронни устройства, чиито електрони могат да се движат в режим на флуид.
