En los metales, generalmente se espera que los electrones se dispersen en su movimiento, actuando como partículas individuales, en otras palabras, sin ganar impulso como grupo.

En un nuevo estudio, los científicos han descubierto un tipo de metal en el que los electrones fluyen de manera fluida, como el agua en un tubo, al interactuar con cuasipartículas llamado fonones, que emana de vibraciones en una estructura cristalina.

Esto hace que los electrones cambien de un comportamiento difusivo (similar a una partícula) a uno hidrodinámico (similar a un fluido) en su movimiento.

Metal superconductor Lo que causa este comportamiento es una combinación de niobio Y Germanio Se llama ditetrelida (NbGe2), informó el equipo de investigación. Potencialmente, podría conducir a la aparición de un nuevo tipo de dispositivo electrónico.

«Queríamos probar una predicción reciente del ‘electrón-líquido-fonón'». El físico experimental Fadel Tafty dice: de Boston College.

«Los electrones suelen ser dispersados ​​por fonones, lo que da como resultado el movimiento difuso habitual de los electrones en los metales. Una nueva teoría muestra que cuando los electrones interactúan vigorosamente con los fonones, formarán un fluido electrón-fonón uniforme. Este nuevo fluido fluirá dentro del metal exactamente en de la misma manera que el agua fluye en tubo «.

(Fadel Tafty, Boston College)

Arriba: un pequeño cristal de la nueva sustancia en el dispositivo, con el recuadro que muestra la disposición atómica.

Tres métodos experimentales confirmaron la hipótesis de fotones de electrones líquidos que elaboraron Tafty y sus colegas. La primera fue una medición de la resistencia eléctrica en el metal, que mostró que la masa de sus electrones era más alta de lo que normalmente se esperaría.

En segundo lugar, Dispersión Raman El análisis láser mostró que la vibración de NbGe2 se modificó debido al flujo inusual de electrones y, finalmente, las técnicas de difracción de rayos X revelaron la estructura cristalina del metal.

La masa de los electrones era tres veces mayor de lo que debería ser, un enfoque de mapeo de materiales conocido como Oscilaciones cuánticas Mostrar: Otra señal de que los electrones y fonones estaban provocando un comportamiento inusual.

«Esto fue realmente sorprendente porque no esperábamos ‘electrones tan pesados’ en un metal aparentemente simple». Tafti dice.

«En última instancia, entendimos que la fuerte interacción electrón-fonón era responsable del comportamiento pesado del electrón. Debido a que los electrones interactúan fuertemente con las vibraciones de la red, o fonones, son ‘jalados’ por la red y parecen ganar masa y volverse pesados».

Actualmente hay muchos archivos interesado en la investigación En la idea de los fluidos de electrones y fonones, incluso si todavía no está del todo claro qué implicaciones podría tener esto en los dispositivos electrónicos y los sistemas de comunicaciones en el futuro.

Este nuevo trabajo abre muchas opciones interesantes para futuras investigaciones. A continuación, los investigadores quieren encontrar otros materiales que se comporten de la misma manera que NbGe2 y trabajar para controlar el flujo fluido de electrones para aplicaciones futuras.

«Mientras que la dispersión de electrones y fonones relaja el momento de los electrones en los metales, el intercambio permanente de momento entre los fonones y los electrones puede conservar el momento general y dar como resultado un fluido conjugado de electrones y fonones». Explicación de sus estudios.

«Esta fase de la materia podría ser una plataforma para observar la hidrodinámica electrónica».

La búsqueda fue publicada en Conexiones con la naturaleza.