Tutkijat ovat löytäneet suprajohtimen, jossa elektronit alkoivat virrata kuin vesi putkessa

Boston Collegen tutkimusryhmä on luonut uuden metallisen suprajohtavan NbGe2: n, jossa kävi ilmi, että elektronit "virtaavat" aivan kuten vesi vesiputkessa. Kävi ilmi, että tarkasteltavassa materiaalissa elektronit ovat painavampia kuin teoreettiset laskelmat.

Yksityiskohtainen prosessin tutkimus osoitti, että tämä vaikutus johtuu vuorovaikutuksesta muiden hiukkasten kanssa, minkä vuoksi elektronit alkavat "virrata" kuviollisessa mielessä.

Kuva: Fazel Tafti

Uusi laboratoriotyö ja sen tulokset

Uudessa tieteellisessä tutkimuksessa tutkijat aikovat testata aiemmin esitettyä teoreettista olettamusta, jonka mukaan elektroni -fononinesteen pitäisi olla.

Fononit ovat vain materiaalin kidehilan värähtelyjä. Usein elektronit hajottavat fononit, mikä antaa näiden hiukkasten tavanomaisen diffuusin liikkeen metalleissa.

Mutta uuden teorian mukaan, kun elektronit tulevat läheiseen vuorovaikutukseen fononien kanssa, ne pystyvät muodostamaan ns. Yksittäisen elektronin - fononinesteen. Juuri tämä "neste" virtaa metallin kidehilan sisään samalla tavalla kuin tavallinen vesi putkilinjassa.

Tutkijat tutkivat elektronien johtavuutta uudessa suprajohteessa, joka perustuu niobiin ja germaniumiin - NbGe2. Laboratoriotutkimuksissaan insinöörit käyttivät kolmea menetelmää kerralla:

1. Sähkövastuksen määrittäminen. Mittaukset ovat osoittaneet, että elektronien massa on suurempi.
2. Yhdistetty valonsironta. Tämä tutkimuksen versio osoitti, että kidehilan värähtelykäyttäytymisessä tapahtui muutos, joka osoittautui mahdolliseksi vain erityisen elektronivirtauksen vuoksi.
3. Röntgendiffraktio. Tämä menetelmä on osoittanut materiaalin tarkan kiteisen rakenteen.

Lisäksi ns. Kvanttivärähtelytekniikkaa käyttäen tutkijat oppivat materiaalin elektronien massat. Tämän seurauksena havaittiin, että elektronien massa kaikilla lentoreiteillä oli kolme kertaa suurempi kuin odotettu arvo.

Insinöörit selittivät kaiken tämän epätavallisen käyttäytymisen sillä, että materiaali sisältää ns. Elektroni -fononi -vuorovaikutuksen, joka antoi vaikutuksen hiukkasten "painottamiseen". Se osoitti myös, että elektronivirta muutti käyttäytymisensä hiukkasten tavanomaisesta hydrodynaamiseksi.

Tutkijat rohkaistuivat tuloksiin, ja he aikovat nyt etsiä uusia materiaaleja, joissa elektronit ilmenevät myös "nesteenä".

Lisäksi osa voimista on omistettu vaihtoehtojen etsimiseen "elektronisen veden" ohjaamiseksi, jotta voidaan luoda pohjimmiltaan uusia elektronisia laitteita, jotka perustuvat uuteen vaikutukseen tulevaisuudessa.

Tutkijat ovat jakaneet tehdyn työn tulokset Nature Communications -lehden sivuille.

Jos pidit materiaalista, arvioi se ja älä unohda tilata kanavaa. Kiitos huomiostasi!