新型金属在电子在管道中的流动方式与水非常类似

　　波士顿学院的一个研究小组创造了一种新的金属标本，其中电子的运动与水在管道中流动的方式相同--从根本上改变了从颗粒到流体的动力学。波士顿学院物理学助理教授Fazel Tafti与来自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--铌和锗（NbGe2）的合成物中发现，电子和声子之间的强烈互动改变了电子从扩散（或粒子状）到流体动力（或液体状）的传输机制。
　　Tafti说：＂我们想测试一下最近对'电子-声子液体'的预测，＂他指出，声子是晶体结构的振动。＂通常情况下，电子被声子散射，这导致了金属中电子通常的扩散运动。一个新的理论表明，当电子与声子强烈互动时，它们将形成一个联合的电子-声子液体。这种新型液体将在金属内部流动，与水在管道中流动的方式完全相同＂。
　　通过证实理论家的预测，实验物理学家Tafti与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这种材料及其潜在应用的进一步探索。
　　Tafti指出，我们的日常生活依赖于管道中的水流和电线中的电子。尽管听起来很相似，但这两种现象在本质上是不同的。水分子作为流体的连续体流动，而不是作为单独的分子流动，遵守流体力学的规律。然而，电子作为单独的粒子流动，并在金属内部扩散，因为它们被晶格振动散射开来。
　　该团队的调查以及研究生研究员Yang Hongyu（他在2021年获得了不列颠哥伦比亚省的博士学位）的重大贡献集中在新金属NbGe2中的电流传导。他们应用了三种实验方法：电阻率测量显示电子的质量高于预期；拉曼散射显示由于电子的特殊流动，NbGe2晶体的振动行为发生了变化；X射线衍射显示了该材料的晶体结构。通过使用一种被称为＂量子振荡＂的特殊技术来评估材料中电子的质量，研究人员发现所有轨迹中电子的质量比预期值大三倍。
　　＂这确实令人惊讶，因为我们没有想到在一种看似简单的金属中会有如此'重的电子'，＂Tafti说。＂最终，我们理解到强的电子-声子相互作用是造成重电子行为的原因。因为电子与晶格振动或声子的相互作用很强，它们被晶格'拖动'，看起来好像它们获得了质量，变得很重。＂
　　Tafti说，下一步是通过利用电子-声子的相互作用来寻找这种流体力学体系中的其他材料。他的团队还将专注于控制此类材料中电子的流体力学，并设计新的电子设备。
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