Un nouveau métal découvert là où les électrons s’écoulent de la même manière que l’eau s’écoule dans un tuyau

Liquid-Like Electron Flow in a Novel Metal
Flux d'électrons de type liquide dans un nouveau métal

Un petit cristal du tout nouveau matériau, une activité de Niobium plus Germanium (NbGe2), est généralement monté sur un appareil pour observer le comportement du tout nouveau liquide électron-phonon. L’encart particulier montre l’arrangement atomique particulier au sein du matériau. Crédit : Fazel Tafti, Université de Boston

Les résultats confirment les prévisions théoriques selon lesquelles certains individus métalliques pourraient supporter un bon étage liquide électron-phonon.

L’équipe d’experts de l’Université de Boston a créé un nouveau spécimen de métal où le mouvement des électrons s’exécute de la même manière que l’eau se déplace dans un tuyau – changeant fondamentalement par une dynamique de type particule à fluide, rapporte le groupe dans Communication marketing nature .

Traiter avec des collègues du College of Texas à Dallas et Université de Floride , Birkenstock Boston College, professeur adjoint de physique, Fazel Tafti a découvert dans le supraconducteur métallique particulier, la synthèse de niobium et de germanium (NbGe2), qu’une forte conversation entre les électrons et les phonons modifie le transport particulier des mauvaises particules du diffusif, ou même des particules. comme, à un programme hydrodynamique ou fluide.

Les résultats marquent la première découverte d’une eau électron-phonon à l’intérieur de NbGe2, a déclaré Tafti.

“Nous voulions tester une prédiction actuelle du” fluide électron-phonon “”, a déclaré Tafti, notant que les phonons sont la vibration d’une construction cristalline. « En règle générale, les électrons sont généralement dispersés par des phonons, ce qui entraîne le mouvement de diffusion normal associé aux électrons dans les alliages. Une nouvelle théorie démontre que lorsque les électrons interagissent fortement avec les phonons, ils vont former un liquide électron-phonon américain. Ce nouveau liquide particulier peut s’écouler à l’intérieur de l’acier exactement de la même manière puisque l’eau s’écoule dans un tuyau. ”

En confirmant les prédictions particulières des théoriciens, le physicien expérimental Tafti – traitant avec son collègue de l’Université de Boston, le professeur associé à la physique Kenneth Burch, Luis Balicas associé à la FSU et Julia Chan de l’UT-Dallas – affirme que cette découverte encouragera une exploration plus approfondie de la matériau particulier et ses applications possibles.

Tafti a noté que notre vie quotidienne dépend du flux particulier d’eau potable dans les tuyaux et des électrons dans les câbles. Aussi similaires qu’ils puissent paraître, les deux phénomènes sont essentiellement différents. Les substances aquatiques s’écoulent comme un continuum liquide, et non comme des molécules individuelles, obéissant aux lois particulières de l’hydrodynamique. Les électrons, cependant, circulent sous forme de contaminants individuels et diffusent dans les métaux lorsqu’ils sont dispersés par les vibrations du réseau.

L’enquête de l’équipe, ainsi que des contributions importantes du spécialiste des étudiants diplômés Hung-Yu Yang, qui a obtenu son doctorat en Colombie-Britannique en 2021, s’est concentrée sur la conduction particulière de l’énergie électrique dans le nouveau métal, NbGe2, a déclaré Tafti.

Ils ont utilisé trois stratégies expérimentales : les dimensions de résistivité électrique ont montré une masse plus élevée que prévu pour les mauvaises particules ; La diffusion Raman a démontré un changement d’habitudes dans la vibration du cristal de NbGe2 en raison du flux spécial associé aux électrons ; et la diffraction des rayons X a révélé la structure cristalline particulière du matériau.

En utilisant une technique spécifique appelée « oscillations quantiques » pour évaluer la masse associée aux électrons dans les matériaux, les chercheurs ont découvert que la masse associée aux électrons dans toutes les trajectoires était trois fois plus grande que la valeur attendue, a déclaré Tafti, dont les travaux sont soutenu par la National Technology Foundation.

“C’était vraiment étonnant parce que nous ne nous attendions pas à de tels” électrons lourds “dans un métal apparemment simple”, a déclaré Tafti. « Finalement, nous avons compris le fait qu’une forte discussion électron-phonon était responsable de la conduite particulière des électrons lourds. Étant donné que les électrons se connectent fortement aux vibrations du réseau, ou même aux phonons, ils peuvent être « traînés » par le réseau et il semble qu’ils aient pris du volume et deviennent lourds. ”

Tafti a mentionné que la prochaine étape consiste à trouver de nombreux autres matériaux dans ce programme hydrodynamique en tirant parti des interactions particulières électron-phonon. Leur équipe se concentrera également sur le contrôle du fluide hydrodynamique des mauvaises particules dans ces matériaux ainsi que sur l’ingénierie de la nouvelle électronique.

Référence : « Evidence d’un liquide couplé électron-phonon dans le NbGe 2 » par Hung-Yu Yang, Xiaohan Yao, Vincent Plisson, Shirin Mozaffari, Jan G. Scheifers, Aikaterini Flessa Savvidou, Eun Did Choi, Gregory To. McCandless, Mathieu Farrenheit. Padlewski, Carsten Putzke, Philip J. Watts. Moll, Julia Con. Chan, Luis Balicas, Kenneth S. Burch et Fazel Tafti, 6 septembre 2021, Communication des personnages .
DOI : dix. 1038/s41467-021-25547-x

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