Gli scienziati hanno trovato un superconduttore in cui gli elettroni hanno cominciato a fluire come l'acqua in un tubo

Un gruppo di ricerca del Boston College ha creato un nuovo superconduttore metallico NbGe2, in cui si è scoperto che gli elettroni "fluiscono" proprio come l'acqua in un tubo dell'acqua. Si è scoperto che nel materiale in esame gli elettroni sono più pesanti dei calcoli teorici indicati.

Uno studio dettagliato del processo ha mostrato che questo effetto si verifica a causa dell'interazione con altre particelle, a causa della quale gli elettroni iniziano a "fluire" in senso figurato.

Foto: Fazel Tafti

Nuovo lavoro di laboratorio e suoi risultati

In un nuovo studio scientifico, gli scienziati intendevano testare l'assunto teorico precedentemente affermato, secondo il quale dovrebbe esserci un liquido elettrone - fonone.

I fononi non sono altro che vibrazioni del reticolo cristallino di un materiale. Spesso gli elettroni sono dispersi dai fononi, il che dà il solito movimento diffuso di queste particelle nei metalli.

Ma secondo la nuova teoria, quando gli elettroni entrano in stretta interazione con i fononi, sono in grado di formare il cosiddetto liquido singolo elettrone - fonone. È questo "liquido" che scorre all'interno del reticolo cristallino del metallo in modo simile all'acqua ordinaria in una conduttura.

I ricercatori hanno studiato la conduttività degli elettroni in un nuovo superconduttore a base di niobio e germanio - NbGe2. Nei loro studi di laboratorio, gli ingegneri hanno applicato tre metodi contemporaneamente:

1. Determinazione della resistenza elettrica. Le misurazioni hanno mostrato che gli elettroni hanno una massa maggiore di elettroni.
2. Diffusione della luce combinata. Questa versione dello studio ha mostrato che c'era un cambiamento nel comportamento della vibrazione del reticolo cristallino, che si è rivelato possibile solo a causa della presenza di uno speciale flusso di elettroni.
3. Diffrazione di raggi X. Questo metodo ha dimostrato l'esatta struttura cristallina del materiale.

Inoltre, utilizzando la cosiddetta tecnica dell'oscillazione quantistica, i ricercatori hanno appreso le masse degli elettroni nel materiale. Di conseguenza, è stato riscontrato che la massa degli elettroni su tutte le traiettorie era tre volte superiore al valore previsto.

Gli ingegneri hanno spiegato tutto questo comportamento insolito dal fatto che il materiale contiene la cosiddetta interazione elettrone - fonone, che ha dato l'effetto di "pesare" le particelle. Ha anche indicato che il flusso di elettroni ha cambiato il suo comportamento dal solito per le particelle a quello idrodinamico.

Gli scienziati sono stati incoraggiati dai risultati e ora hanno in programma di cercare nuovi materiali, in cui anche gli elettroni si manifesteranno come un "liquido".

Inoltre, una parte delle forze sarà dedicata alla ricerca di opzioni per il controllo dell'"acqua elettronica" al fine di creare dispositivi elettronici fondamentalmente nuovi basati sul nuovo effetto in futuro.

Gli scienziati hanno condiviso i risultati del lavoro svolto sulle pagine della rivista Nature Communications.

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