Wetenschappers hebben een supergeleider gevonden waarin elektronen begonnen te stromen als water in een pijp
Een onderzoeksgroep van Boston College heeft een nieuwe metalen supergeleider NbGe2 gemaakt, waarin bleek dat elektronen net als water in een waterleiding "stromen". Het bleek dat in het beschouwde materiaal de elektronen zwaarder zijn dan de aangegeven theoretische berekeningen.
Een gedetailleerde studie van het proces toonde aan dat dit effect optreedt door interactie met andere deeltjes, waardoor elektronen in figuurlijke zin beginnen te "stromen".
Nieuw laboratoriumwerk en de resultaten ervan
In een nieuwe wetenschappelijke studie wilden de wetenschappers de eerder genoemde theoretische veronderstelling testen, volgens welke er een elektron-fononvloeistof zou moeten zijn.
Fononen zijn niets meer dan trillingen van het kristalrooster van een materiaal. Vaak worden elektronen verstrooid door fononen, wat de gebruikelijke diffuse beweging van deze deeltjes in metalen geeft.
Maar volgens de nieuwe theorie kunnen elektronen, wanneer ze in nauwe interactie komen met fononen, de zogenaamde enkele elektron - fononvloeistof vormen. Het is deze "vloeistof" die in het kristalrooster van het metaal stroomt, op dezelfde manier als gewoon water in een pijpleiding.
De onderzoekers bestudeerden de geleidbaarheid van elektronen in een nieuwe supergeleider op basis van niobium en germanium - NbGe2. In hun laboratoriumonderzoek pasten ingenieurs drie methoden tegelijk toe:
- Bepaling van elektrische weerstand. Metingen hebben aangetoond dat elektronen een grotere massa aan elektronen hebben.
- Gecombineerde lichtverstrooiing. Deze versie van de studie toonde aan dat er een verandering was in het gedrag van de vibratie van het kristalrooster, wat alleen mogelijk bleek te zijn door de aanwezigheid van een speciale stroom elektronen.
- Röntgendiffractie. Deze methode demonstreerde de precieze kristalstructuur van het materiaal.
Bovendien leerden de onderzoekers met behulp van de zogenaamde kwantumtrillingstechniek de massa's van de elektronen in het materiaal. Als resultaat werd gevonden dat de massa van elektronen op alle banen drie keer hoger was dan de verwachte waarde.
De ingenieurs verklaarden al dit ongewone gedrag door het feit dat het materiaal de zogenaamde elektron-fonon-interactie bevat, waardoor de deeltjes werden "gewogen". Het gaf ook aan dat de elektronenflux zijn gedrag veranderde van normaal voor deeltjes in hydrodynamisch.
Wetenschappers werden aangemoedigd door de resultaten en zijn nu van plan om naar nieuwe materialen te zoeken, waarin elektronen zich ook als een "vloeistof" zullen manifesteren.
Daarnaast zal een deel van de krachten worden besteed aan het vinden van opties voor het regelen van "elektronisch water" om in de toekomst fundamenteel nieuwe elektronische apparaten te creëren op basis van het nieuwe effect.
Wetenschappers hebben de resultaten van het werk gedeeld op de pagina's van het tijdschrift Nature Communications.
Als je het materiaal leuk vond, beoordeel het dan en vergeet je niet te abonneren op het kanaal. Dank u voor uw aandacht!