来自大发彩票的一组研究人员创造了一种新的金属样品,其中电子流动的方式与水在管道中流动的方式相同——从根本上从粒子动力学转变为流体动力学, 这个团队 报告 in 自然 通信.

与来自达拉斯德克萨斯大学和佛罗里达州立大学的同事一起工作, 波士顿大学物理系助理教授泽Tafti发现了金属超导体, 铌和锗(NbGe2)的合成, 电子和声子之间的强相互作用改变了电子从扩散体的输运, 或粒子, 对水动力, 或液体, 政权.

泽Tafti

物理学助理教授泽Tafti

塔夫提说,这一发现标志着在NbGe2内部首次发现电子-声子液体.

“大发彩票想测试最近对‘电子-声子流体’的预测,”Tafti说, 注意到声子是晶体结构的振动. “通常, 电子被声子散射,从而导致金属中电子通常的扩散运动. 一种新的理论表明,当电子与声子强烈相互作用时, 它们将形成一个统一的电子-声子液体. 这种新型液体将以与水在管道中流动完全相同的方式在金属内部流动."

通过证实理论家的预测, 实验物理学家塔夫蒂和他的大发彩票物理学教授肯尼斯·伯奇一起工作, 来自FSU的Luis Balicas, 达拉斯大学的Julia Chan说,这一发现将刺激对这种材料及其潜在应用的进一步探索. 

塔夫提指出,大发彩票的日常生活依赖于水管中的水流和电线中的电子. 这两种现象听起来很相似,但本质上是不同的. 水分子以流体连续体的形式流动, 而不是单个分子, 遵守流体力学定律. 电子, 然而, 作为单个粒子流动,并在金属内部扩散,因为他们被晶格振动分散.

一种新型金属中的液态电子流

这种新材料的小晶体, 铌和锗(NbGe2)的合成, 是安装在一个装置上来检测新的电子-声子液体的行为. 插图显示了这种材料中的原子排列.

团队的调查, 研究生杨洪宇的研究做出了重要贡献, 谁在2021年获得了BC的博士学位, 重点研究这种新金属的导电性能, NbGe2, Tafti说. 

They applied three experimental methods: electrical resistivity measurements showed a higher-than-expected mass for electrons; Raman scattering showed a change of behavior in the vibration of the NbGe2 crystal due to the special flow of electrons; and X-ray diffraction revealed the crystal structure of the material.

通过使用一种被称为“量子振荡”的特殊技术来评估材料中的电子质量, 研究人员发现,所有轨道上的电子质量都是预期值的三倍, 说Tafti, 谁的工作得到了国家科学基金会的支持.

“这确实令人惊讶,因为大发彩票没有想到在一个看似简单的金属中会有如此‘重电子’,”Tafti说. “最终, 大发彩票知道强电子-声子相互作用是重电子行为的原因. 因为电子与晶格振动相互作用, 或声子, 强烈, 它们被晶格“拖拽”,看起来好像它们增加了质量,变得很重."

塔夫提说,下一步是通过利用电子-声子相互作用,找到这种流体力学状态下的其他材料. 他的团队还将专注于控制这些材料中的电子流体力学,并设计新的电子设备.

Ed Hayward | University 通信 | 2021年9月