Naukowcy odkryli nadprzewodnik, w którym elektrony zaczęły płynąć jak woda w rurze
Grupa badawcza z Boston College stworzyła nowy metalowy nadprzewodnik NbGe2, w którym okazało się, że elektrony „płyną” jak woda w fajce wodnej. Okazało się, że w rozważanym materiale elektrony są cięższe niż wskazywały obliczenia teoretyczne.
Szczegółowe badanie procesu wykazało, że efekt ten występuje w wyniku interakcji z innymi cząstkami, dzięki czemu elektrony zaczynają „płynąć” w sensie przenośnym.
Nowa praca laboratoryjna i jej wyniki
W nowym opracowaniu naukowym naukowcy zamierzali przetestować przedstawione wcześniej założenie teoretyczne, zgodnie z którym powinna istnieć ciecz elektronowo - fononowa.
Fonony to nic innego jak drgania sieci krystalicznej materiału. Często elektrony są rozpraszane przez fonony, co daje zwykły ruch rozproszony tych cząstek w metalach.
Jednak zgodnie z nową teorią, gdy elektrony wchodzą w bliską interakcję z fononami, są w stanie utworzyć tak zwaną ciecz jednoelektronowo - fononową. To właśnie ta „ciecz” płynie wewnątrz sieci krystalicznej metalu podobnie jak zwykła woda w rurociągu.
Naukowcy zbadali przewodnictwo elektronów w nowym nadprzewodniku na bazie niobu i germanu - NbGe2. W swoich badaniach laboratoryjnych inżynierowie zastosowali jednocześnie trzy metody:
- Wyznaczanie rezystancji elektrycznej. Pomiary wykazały, że elektrony mają większą masę elektronów.
- Połączone rozpraszanie światła. Ta wersja badań wykazała, że nastąpiła zmiana w zachowaniu drgań sieci krystalicznej, co okazało się możliwe tylko dzięki obecności specjalnego przepływu elektronów.
- Dyfrakcja rentgenowska. Metoda ta wykazała dokładną strukturę krystaliczną materiału.
Ponadto, wykorzystując tak zwaną technikę oscylacji kwantowej, naukowcy poznali masy elektronów w materiale. W rezultacie stwierdzono, że masa elektronów na wszystkich trajektoriach była trzykrotnie wyższa od oczekiwanej wartości.
Inżynierowie tłumaczyli to nietypowe zachowanie faktem, że w materiale występuje tzw. oddziaływanie elektron-fonon, które dawało efekt „ważenia” cząstek. Wskazał również, że strumień elektronów zmienił swoje zachowanie ze zwykłego dla cząstek na hydrodynamiczne.
Naukowcy byli zachęceni wynikami i teraz planują poszukiwanie nowych materiałów, w których elektrony będą również manifestować się jako „ciecz”.
Ponadto część sił zostanie poświęcona na znalezienie możliwości kontrolowania „elektronicznej wody” w celu stworzenia w przyszłości całkowicie nowych urządzeń elektronicznych opartych na nowym efekcie.
Naukowcy podzielili się wynikami prac wykonanych na łamach czasopisma Nature Communications.
Jeśli podobał Ci się materiał, oceń go i nie zapomnij zasubskrybować kanału. Dziękuję za uwagę!