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)造了一個新的金屬樣本，其中電子的運動與水在管道中流動的方式相同——從根本上從粒子狀變?yōu)樵搱F隊在Nature Communications 上報告了類似流體的動力學(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)達拉斯分校和佛羅里達州立大學(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相互作用改變了傳輸電子從擴散或粒子狀到流體動力學(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。
“我們想測試最近對'電子-聲子流體'的預(yù)測，”塔夫蒂說，并指出聲子是晶體結(jié)構(gòu)的振動。“通常，電子被聲子散射，這導(dǎo)致電子在金屬中的通常擴散運動。一種新的理論表明，當(dāng)電子與聲子強烈相互作用時，它們會形成一種統(tǒng)一的電子-聲子液體。這種新型液體將在金屬內(nèi)部流動，就像水在管道中流動一樣。”
通過證實理論家的預(yù)測，實驗物理學(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)將刺激對材料的進一步探索，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，而不是作為單個分子流動，遵守流體動力學(xué)定律。然而，電子作為單個粒子流動并在金屬內(nèi)部擴散，因為它們被晶格振動散射。
Tafti 說，該團隊的調(diào)查得到了研究生研究員 Hung-Yu Yang 的重大貢獻，他于 2021 年從 BC 獲得了博士學(xué)位，重點是新金屬 NbGe2 中的電傳導(dǎo)。
他們應(yīng)用了三種實驗方法：電阻率測量顯示電子質(zhì)量高于預(yù)期;由于電子的特殊流動，拉曼散射顯示了 NbGe2 晶體振動行為的變化;X 射線衍射揭示了材料的晶體結(jié)構(gòu)。
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