A fost creat un nou tip de metal în care electronii curg ca un fluid

Oamenii de știință au descoperit cu ajutorul unui nou studiu un tip de metal în care electronii curg fluid, la fel ca apa dintr-o conductă, prin interacțiunea cu cvasiparticule numite fononi. Acesta rezultă din vibrațiile unei structuri cristaline.

În metal, ar fi normal ca electronii să fie difuzivi în mișcarea lor, funcționând ca particule individuale. Mai exact, nu câștigă impuls ca grup.

• Universul invizibil dezvăluie noi indicii despre materia întunecată
• De ce ni se pare că luna decembrie „vine mai devreme” în fiecare an?

Acest lucru face ca electronii să treacă de la comportamentul difuziv (asemănător unei particule) la un comportament hidrodinamic (asemănător unui fluid) în mișcarea lor.

Superconductorul metalic care cauzează acest comportament este un aliaj de niobiu și germaniu (NbGe2), relatează echipa de cercetare, citată de ScienceAlert. Astfel, ar putea da naștere unui nou tip de dispozitiv electronic.

„Am vrut să testăm o predicție recentă a „fluidului electron-fonon”, explică fizicianul experimental Fazel Tafti de la Boston College.

„De obicei, electronii sunt împrăștiați de fononi, ceea ce duce la mișcarea obișnuită de difuzie a electronilor în metale. O nouă teorie arată că atunci când electronii interacționează puternic cu fononii, vor forma un lichid electron-fonon unit. Acest nou lichid va curge în interiorul metalului la fel cum curge apa într-o conductă.”

Trei metode au confirmat ipoteza fluidului electron-foton

Ipoteza fluidului electron-foton, pusă la punct de Tafti și colegii săi, a fost confirmată de trei metode. Prima a fost măsurarea rezistivității electrice a metalului, care a arătat că electronii săi au o masă mai mare decât s-ar fi așteptat în mod normal.

Cea de-a doua este metoda de răpândire Raman, care a arătat că vibrația NbGe2 s-a schimbat din cauza fluxului neobișnuit de electroni și, în cele din urmă, tehnicile de difracție cu raze X au dezvăluit structura cristalină a metalului.

Masa electronilor a fost de trei ori mai mare decât ar fi normal, potrivit unei metode de cartografiere a materialelor, cunoscută sub numele de oscilații cuantice. Acesta a fost un alt semn că electronii și fononii cauzează un comportament neobișnuit.

„În cele din urmă, am înțeles că interacțiunea puternică electron-fonon a fost responsabilă pentru comportamentul electronilor grei. Electronii interacționează cu vibrațiile rețelei sau fononii, sunt puternic trași de rețea și astfel au devenit grei”, spune Tafti despre studiul publicat în Nature Communications.

În prezent, există mult interes pentru cercetarea lichidelor electron-fonon, chiar dacă nu este foarte clar care ar putea fi implicațiile pentru gadgeturile electronice și sistemele de comunicații din viitorului.

În acest context, cercetătorii vor să descopere și alte materiale care se comportă la fel ca NbGe2.

Citește și:

Metalul din care sunt făcute cutiile de bere a fost asociat cu maladia Alzheimer

Într-un mediu superfluid nu există limită de viteză

Cele mai vechi fluide din Sistemul Solar ar putea să se afle la baza vieţii biologice