研究人员揭示了一种新型金属其中电子以类似流体的动力学流动

马萨诸塞州栗树山(2021 年 9 月 6 日)——波士顿学院的一组研究人员创造了一个新的金属样本，其中电子的运动与水在管道中流动的方式相同——从根本上从粒子状变为该团队在Nature Communications 上报告了类似流体的动力学。

波士顿学院物理学助理教授 Fazel Tafti 与德克萨斯大学达拉斯分校和佛罗里达州立大学的同事合作，在金属超导体中发现了铌和锗 (NbGe2) 的合成物，电子和声子之间的强相互作用改变了传输电子从扩散或粒子状到流体动力学或流体状状态。

Tafti 说，这些发现标志着在 NbGe2 中首次发现了电子-声子液体。

“我们想测试最近对'电子-声子流体'的预测，”塔夫蒂说，并指出声子是晶体结构的振动。“通常，电子被声子散射，这导致电子在金属中的通常扩散运动。一种新的理论表明，当电子与声子强烈相互作用时，它们会形成一种统一的电子-声子液体。这种新型液体将在金属内部流动，就像水在管道中流动一样。”

通过证实理论家的预测，实验物理学家 Tafti 与他的波士顿学院物理学教授 Kenneth Burch、FSU 的 Luis Balicas 和 UT-Dallas 的 Julia Chan 合作表示，这一发现将刺激对材料的进一步探索，其潜在应用。

塔夫提指出，我们的日常生活取决于管道中的水流和电线中的电子。尽管听起来很相似，但这两种现象根本不同。水分子作为流体连续体流动，而不是作为单个分子流动，遵守流体动力学定律。然而，电子作为单个粒子流动并在金属内部扩散，因为它们被晶格振动散射。

Tafti 说，该团队的调查得到了研究生研究员 Hung-Yu Yang 的重大贡献，他于 2021 年从 BC 获得了博士学位，重点是新金属 NbGe2 中的电传导。

他们应用了三种实验方法：电阻率测量显示电子质量高于预期;由于电子的特殊流动，拉曼散射显示了 NbGe2 晶体振动行为的变化;X 射线衍射揭示了材料的晶体结构。

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