馬薩諸塞州栗樹山(2021 年 9 月 6 日)——波士頓學(xué)院的一組研究人員創(chuàng)造了一個(gè)新的金屬樣本，其中電子的運(yùn)動(dòng)與水在管道中流動(dòng)的方式相同——從根本上從粒子狀變?yōu)樵搱F(tuán)隊(duì)在Nature Communications 上報(bào)告了類似流體的動(dòng)力學(xué)。
波士頓學(xué)院物理學(xué)助理教授 Fazel Tafti 與德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校和佛羅里達(dá)州立大學(xué)的同事合作，在金屬超導(dǎo)體中發(fā)現(xiàn)了鈮和鍺 (NbGe2) 的合成物，電子和聲子之間的強(qiáng)相互作用改變了傳輸電子從擴(kuò)散或粒子狀到流體動(dòng)力學(xué)或流體狀狀態(tài)。
Tafti 說，這些發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著在 NbGe2 中首次發(fā)現(xiàn)了電子-聲子液體。
“我們想測(cè)試最近對(duì)'電子-聲子流體'的預(yù)測(cè)，”塔夫蒂說，并指出聲子是晶體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。“通常，電子被聲子散射，這導(dǎo)致電子在金屬中的通常擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。一種新的理論表明，當(dāng)電子與聲子強(qiáng)烈相互作用時(shí)，它們會(huì)形成一種統(tǒng)一的電子-聲子液體。這種新型液體將在金屬內(nèi)部流動(dòng)，就像水在管道中流動(dòng)一樣。”
通過證實(shí)理論家的預(yù)測(cè)，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家 Tafti 與他的波士頓學(xué)院物理學(xué)教授 Kenneth Burch、FSU 的 Luis Balicas 和 UT-Dallas 的 Julia Chan 合作表示，這一發(fā)現(xiàn)將刺激對(duì)材料的進(jìn)一步探索，其潛在應(yīng)用。
塔夫提指出，我們的日常生活取決于管道中的水流和電線中的電子。盡管聽起來很相似，但這兩種現(xiàn)象根本不同。水分子作為流體連續(xù)體流動(dòng)，而不是作為單個(gè)分子流動(dòng)，遵守流體動(dòng)力學(xué)定律。然而，電子作為單個(gè)粒子流動(dòng)并在金屬內(nèi)部擴(kuò)散，因?yàn)樗鼈儽痪Ц裾駝?dòng)散射。
Tafti 說，該團(tuán)隊(duì)的調(diào)查得到了研究生研究員 Hung-Yu Yang 的重大貢獻(xiàn)，他于 2021 年從 BC 獲得了博士學(xué)位，重點(diǎn)是新金屬 NbGe2 中的電傳導(dǎo)。
他們應(yīng)用了三種實(shí)驗(yàn)方法：電阻率測(cè)量顯示電子質(zhì)量高于預(yù)期;由于電子的特殊流動(dòng)，拉曼散射顯示了 NbGe2 晶體振動(dòng)行為的變化;X 射線衍射揭示了材料的晶體結(jié)構(gòu)。
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