Forskare har hittat en superledare där elektroner började strömma som vatten i ett rör

En forskargrupp från Boston College har skapat en ny metallsupraledare NbGe2, där det visade sig att elektroner "flyter" precis som vatten i ett vattenrör. Det visade sig att elektronerna i det aktuella materialet är tyngre än de teoretiska beräkningarna som anges.

En detaljerad studie av processen visade att denna effekt uppstår på grund av interaktion med andra partiklar, på grund av vilka elektroner börjar "flöda" i figurativ mening.

Nytt laboratoriearbete och dess resultat

I en ny vetenskaplig studie avsåg forskarna att testa det tidigare angivna teoretiska antagandet, enligt vilket det bör finnas en elektron -fononvätska.

Fononer är inget annat än vibrationer av ett materials kristallgitter. Ofta sprids elektroner av fononer, vilket ger den vanliga diffusa rörelsen för dessa partiklar i metaller.

Men enligt den nya teorin, när elektroner kommer i nära interaktion med fononer, kan de bilda den så kallade enkel elektron - fononvätskan. Det är denna "vätska" som flyter inuti metallens kristallgitter på samma sätt som vanligt vatten i en rörledning.

Forskarna studerade elektronernas konduktivitet i en ny superledare baserad på niob och germanium - NbGe2. I sina laboratoriestudier tillämpade ingenjörer tre metoder samtidigt:

1. Bestämning av elektrisk motstånd. Mätningar har visat att elektroner har en högre massa elektroner.
2. Kombinerad ljusspridning. Denna version av studien visade att det skedde en förändring i beteendet för kristallgitterets vibration, vilket visade sig vara möjligt endast på grund av närvaron av ett speciellt flöde av elektroner.
3. Röntgendiffraktion. Denna metod har visat materialets exakta kristallina struktur.

Dessutom, med hjälp av den så kallade kvantoscillationstekniken, lärde sig forskarna massorna av elektronerna i materialet. Som ett resultat fann man att elektronmassan på alla banor var tre gånger högre än det förväntade värdet.

Ingenjörerna förklarade allt detta ovanliga beteende genom att materialet innehåller den så kallade elektron -fonon -interaktionen, vilket gav effekten av "viktning" av partiklarna. Det indikerade också att elektronflödet ändrade sitt beteende från det vanliga för partiklar till hydrodynamik.

Forskare uppmuntrades av resultaten och planerar nu att söka efter nytt material, där elektroner också kommer att visa sig som en "vätska".

Dessutom kommer en del av krafterna att ägnas åt att hitta alternativ för att styra "elektroniskt vatten" för att skapa fundamentalt nya elektroniska enheter baserade på den nya effekten i framtiden.

Forskare har delat resultaten av arbetet på sidorna i tidskriften Nature Communications.

Om du gillade materialet, betygsätt det och glöm inte att prenumerera på kanalen. Tack för din uppmärksamhet!