У середовищі звичайних металів електрони пересуваються в якості окремих частинок і практично не демонструють групової поведінки. Однак нещодавно вчені виявили тип металевого сплаву, всередині якого потік електронівтече подібно рідини, демонструючи різні гідродинамічні ефекти, як вода в трубі. А виникає цей ефект через вплив на електрони квазічастинок, званих фононами, які є квантами коливань кристалічної решітки матеріалу.
Матеріал, всередині якого електрони демонструють таку незвичайну поведінку, є сплавом ніобію і германію, дітерелідом (nbge2). А виявлення цього матеріалу може покласти початок цілому новому класу електронних приладів і пристроїв.
«як правило, електрони розсіюються фононами при русі в звичайних металах, що призводить до збільшення електричного опору» — пишуть дослідники, — «однак, в середовищі nbge2 спостерігаються сильні взаємодії між фононами і електронами, в результаті чого виникає так званаяфонон-електронна рідина, яка тече по металу як звичайна вода у водопровідній трубі».
Вчені провели три різні експерименти, результати яких підтвердили гіпотезу фонон-електронної рідини. Першим експериментом було вимірювання питомого опору матеріалу, яке показало, що зв’язок електронів і фононів призвела до ефекту збільшення маси електронів.
Другий експеримент був лазерним аналізом рамановского розсіювання, який показав, що внутрішні вібрації в матеріалі nbge2 змінилися через незвичайного руху потоку електронів. І в третьому експерименті за допомогою рентгенівської дифракції була вивчена кристалічна структура дітереліда.
Експерименти показали, що електрони в фонон-електронної рідини поводяться так, немов у них є маса, в три рази перевищує масу електрона в нормальних умовах. Крім цього, були виявлені своєрідні квантові коливання, які є ознакою того, що взаємодія електронів і фононів породжує дещо дивну поведінку рідини.
«спостерігати таке було дивно» — пишуть дослідники, — «ми ніяк не очікували появи настільки» важких » електронів всередині такого простого, на перший погляд, металевого матеріалу. Виявляється, що за рахунок коливань електрони «притягуються» до кристалічної решітки і стають більш інертними, немов би вони отримали додаткову масу».
Відзначимо, що дослідження незвичайних властивостей фонон-електронної рідини знаходяться на самому ранньому етапі і поки ще не зовсім ясно, який саме вплив все це може надати на область електроніки в найближчому майбутньому. Проте, нова робота відкриває перед вченими масу можливостей для майбутніх досліджень, метою яких стануть пошуки інших матеріалів, подібних дітереліду, і розробка технологій управління рухом фонон-електронної рідини.
ключові слова: метал, сплав, ніобій, германій, дітерелід, nbge2, рух, електрон, фонон, рідина, маса
першоджерело
інші новини по темі:
Вчені змусили електрони «текти» по графену подібно рідини
Вчені виявили новий стан матерії, що виявляється в двовимірних матері …
Фізикам вдалося отримати краплю надекзотичної «електронної рідини»
Вчені змусили електрони рухатися по заданому шляху на поверхні графі …
Новий дивний ефект, що виникає в графені, змушує електрони рухатис…
