Znanstveniki so odkrili superprevodnik, v katerem so elektroni začeli teči kot voda v cevi

Raziskovalna skupina z Bostonskega kolidža je ustvarila nov kovinski superprevodnik NbGe2, v katerem se je izkazalo, da elektroni "tečejo" tako kot voda v vodovodni cevi. Izkazalo se je, da so elektroni v obravnavanem materialu težji od navedenih teoretičnih izračunov.

Podrobna študija procesa je pokazala, da se ta učinek pojavi zaradi interakcije z drugimi delci, zaradi česar elektroni začnejo "teči" v prenesenem pomenu.

Novo laboratorijsko delo in njegovi rezultati

V novi znanstveni študiji so znanstveniki nameravali preizkusiti prej navedeno teoretsko predpostavko, po kateri naj bi obstajala elektronsko -fononska tekočina.

Fononi niso nič drugega kot vibracije kristalne rešetke materiala. Pogosto se elektroni razpršijo po fononih, kar daje običajno razpršeno gibanje teh delcev v kovinah.

Toda po novi teoriji lahko elektroni, ko pridejo v tesno interakcijo s fononi, tvorijo tako imenovano enojno elektronsko -fononsko tekočino. Prav ta "tekočina" teče znotraj kristalne rešetke kovine podobno kot navadna voda v cevovodu.

Raziskovalci so preučevali prevodnost elektronov v novem superprevodniku na osnovi niobija in germanija - NbGe2. Inženirji so v svojih laboratorijskih študijah uporabili tri metode hkrati:

1. Določanje električnega upora. Meritve so pokazale, da imajo elektroni večjo maso elektronov.
2. Kombinirano razprševanje svetlobe. Ta različica študije je pokazala, da je prišlo do spremembe vedenja vibracij kristalne rešetke, kar se je izkazalo za možno le zaradi prisotnosti posebnega toka elektronov.
3. Rentgenska difrakcija. Ta metoda je pokazala natančno kristalno strukturo materiala.

Poleg tega so raziskovalci s tako imenovano tehniko kvantnega nihanja spoznali mase elektronov v materialu. Posledično je bilo ugotovljeno, da je bila masa elektronov na vseh poteh trikrat večja od pričakovane vrednosti.

Inženirji so vse to nenavadno vedenje pojasnili z dejstvom, da material vsebuje tako imenovano elektronsko -fononsko interakcijo, ki je povzročila učinek "tehtanja" delcev. Pokazalo je tudi, da je elektronski tok spremenil svoje vedenje iz običajnega za delce v hidrodinamično.

Znanstvenike so rezultati spodbudili in zdaj načrtujejo iskanje novih materialov, v katerih se bodo tudi elektroni pokazali kot "tekočina".

Poleg tega bo del sil namenjen iskanju možnosti za nadzor "elektronske vode", da bi v prihodnosti ustvarili bistveno nove elektronske naprave, ki bodo temeljile na novem učinku.

Znanstveniki so rezultate dela opravili na straneh revije Nature Communications.

Če vam je bil material všeč, ga ocenite in se ne pozabite naročiti na kanal. Hvala za vašo pozornost!