به گزارش ایسنا، طبق مطالعه ای که به تازگی در مجله Nature Communications منتشر شده است، جمعی از پژوهشگران، یک شیء فلزی جدید اختراع نموده اند که در آن الکترون ها میتوانند آزادانه مانند آب در یک لوله جریان یابند و محوری اساسی در رفتار از دینامیک ذرات و مایعات ایجاد کنند.
این مطالعه میتواند به نسل جدیدی از دستگاه های الکترونیکی منجر شود.
" فاضل تفتی" استادیار فیزیک کالج بوستون به همراه همکارانش از دانشگاه ایالتی فلوریدا و دانشگاه تگزاس در دالاس با کاوش در یک ابررسانای فلزی شامل ژرمانیوم و نیوبیوم( NbGe2) دریافتند که تعامل قوی بین فونون ها و الکترون ها باعث تغییر در حرکت آنها از حرکت معمولی به حرکت شبیه به مایع می شود.
" تفتی" می گوید:این نخستین کشف یک مایع الکترون- فونون در ماده NbGe2 است. ما می خواستیم پیش بینی اخیر" سیال الکترون- فونون" را آزمایش کنیم. به صورت معمول، الکترون ها توسط فونون ها پراکنده میشوند که منجر به حرکت معمول انتشار الکترون ها در فلزات می شود. این نظریه جدید نشان می دهد که وقتی الکترون ها به شدت با فونون ها تعامل داشته باشند، یک مایع الکترون- فونون متحد تشکیل می دهند.
" تفتی" گفت:این مایع جدید دقیقاً به همان روشی که آب در لوله جریان می یابد، داخل فلز جریان می یابد.
" تفتی" و همکارانش در تأیید این نظریه با این آزمایش معتقدند که این کشف برای ایجاد انگیزه در تجزیه و تحلیل بیشتر مطالب جدید و شناسایی کاربردهای متعدد آن مفید خواهد بود. زندگی مدرن به اندازه جریان آب در لوله ها به حرکت الکترون های موجود در سیم های الکتریکی نیز متکی است و در حالیکه این دو خط لوله در هر دو مورد شبیه به نظر می رسند، در واقع تفاوت های فاحشی با هم دارند. بر اساس قوانین هیدرودینامیک، آب بعنوان یک سیال پیوسته به جای مولکول های مجزا جریان می یابد. در مقابل، الکترون ها بعنوان ذرات گسسته جریان می یابند و با جدا شدن از طریق ارتعاشات شبکه در فلزات پخش می شوند.
بازتولید الکترون ها با هیدرودینامیک در سایر مواد میتواند منجر به تولید وسایل الکترونیکی جدید شود.
" تفتی" در این مورد توضیح داد:تیم پژوهشگران از سه روش آزمایشی برای برجسته کردن هدایت الکتریسیته در این فلز جدید استفاده کرد. پراکندگی رامان تغییر حرکت در ارتعاش کریستال NbGe2 ناشی از جریان ویژه مایعات مانند سیال الکترون ها را نشان داد. علاوه بر این ، اندازه گیری مقاومت الکتریکی، جرم اضافی الکترون ها را نشان داد و پراش اشعه ایکس، ساختار کریستالی مواد را آشکار کرد. یک تکنیک به نام" نوسانات کوانتومی" در تعیین جرم الکترون ها در مواد بسیار مفید واقع شد و محققان را قادر ساخت که جرم الکترون ها را در همه مسیرها سه برابر بیشتر از آنچه انتظار می رفت اندازه بگیرند.
وی ادامه داد:این واقعاً شگفت انگیز بود، زیرا ما انتظار چنین الکترون های سنگینی را در یک فلز به ظاهر ساده نداشتیم. در نهایت ما فهمیدیم که برهم کنش قوی الکترون و فونون مسئول این رفتار سنگین الکترون است.
او افزود :از آنجا که الکترون ها با ارتعاشات شبکه یا فونون ها به شدت در تعامل هستند، توسط شبکه کشیده میشوند و به نظر میرسد که جرم خود را افزایش داده و سنگین شده اند. ناگفته نماند که این یک دستاورد بزرگ است.
به گفته" تفتی"، گام بعدی جستجوی وسایلی برای کنترل سیال هیدرودینامیکی الکترون ها در مواد دیگر به غیر از NbGe2 است که می تواند منجر به توسعه نسل جدیدی از دستگاه های الکترونیکی شود که الکترون های آنها میتوانند در حالت سیال حرکت کنند.
- 18
- 4
