Fazel Tafti, Boston College
В созданном исследователями материале электроны оказались тяжелее, чем гласили предсказания. Подробный анализ показал, что все происходит из-за их взаимодействия с другими частицами, благодаря чему электроны начинают «течь»
В своей работе ученые хотели проверить недавнее предсказание существования электронно-фофононной жидкости. Фононы представляют собой колебания кристаллической решетки. Как правило, электроны рассеиваются фононами, что приводит к обычному диффузионному движению этих частиц в металлах. Новая теория исследователей показывает, что когда электроны взаимодействуют с фононами очень хорошо, то они могут образовывать единую электрон-фононную жидкость. Эта новая жидкость будет течь внутри металла точно так же, как вода в трубе.
Авторы работы изучали проводимость электронов в новом сверхпроводнике на основе ниобия и германия — NbGe2. Они применили три экспериментальных метода: измерение электрического сопротивления показали более высокую, чем ожидалось, массу электронов, комбинационное рассеяние света показало изменение поведения вибрации кристаллической решетки NbGe2 из-за особого потока электронов, а дифракция рентгеновских лучей дала представление о кристаллической структуре материала.
Применив специальную методику, известную как «квантовые колебания», для оценки массы электронов в материале, исследователи обнаружили, что масса электронов на всех траекториях была в три раза больше ожидаемого значения. Ученые смогли объяснить это появившемся электрон-фононным взаимодействием, которое «утяжелило» частицы. Это также означало, что поток электронов поменял свое поведение с характерного для частиц в гидродинамическое.
Следующий шаг исследователей будет связан с поиском других материалов, в которых электроны движутся в гидродинамическом режиме под влиянием электрон-фононных взаимодействий. Команда исследователей также сосредоточится на управлении «электронной жидкостью» в таких материалах и разработке новых электронных устройств.
Статья об открытии опубликована в журнале Nature Communications.
