Виявлено сплав металу, усередині якого, потік електронів «тече» подібно рідині

У середовищі звичайних металів електрони пересуваються в якості окремих частинок і практично не демонструють групової поведінки. Однак нещодавно вчені виявили тип металевого сплаву, усередині якого потік електронів тече подібно рідини, демонструючи різні гідродинамічні ефекти, як вода в трубі. А виникає цей ефект через вплив на електрони квазі частинок званих фононами, які є квантами коливань кристалічної решітки матеріалу. Матеріал, всередині якого електрони демонструють настільки незвичайна поведінка, є сплавом ніобію і германію, дітерелідом (NbGe2). А виявлення цього матеріалу може покласти початок цілому нового класу електронних приладів і пристроїв.

«Як правило, електрони розсіюються фононами при русі у звичайних металах, що призводить до збільшення електричного опору» — пишуть дослідники, — «Проте, в середовищі NbGe2 спостерігаються сильні взаємодії між фононами та електронами, в результаті чого виникає так званий фонон електронна рідина, яка тече по металу як звичайна вода у водопровідній трубі».

Вчені провели три різних експерименту, результати яких підтвердили гіпотезу фонон електронної рідини. Першим експериментом було вимір питомого опору матеріалу, яке показало, що зв’язок електронів і фононів привела до ефекту збільшення маси електронів. Другий експеримент був лазерним аналізом раманівське розсіювання, який демонстрував невідому, 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 кілька дивну поведінку рідини.

«Спостерігати таке було дивно» — пишуть дослідники, — «Ми ніяк не очікували на появу настільки» важких «електронів усередині такого простого, на перший погляд, металевого матеріалу. Виявляється, що шляхом коливань електрони» притягуються «до кристалічної решітки та стають більш інертними, немов би вони отримали додаткову масу».

Відзначимо, що дослідження незвичайних властивостей фонон електронної рідини знаходяться на самому ранньому етапі та 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. Джерело