به گزارش خبرنگار حوزه دریچه فناوری گروه فضای مجازی باشگاه خبرنگاران جوان، به نقل از آی ای؛ براساس مطالعه‌ای که اخیراً در مجله Nature Communications منتشر شده، تیمی از محققان شیء فلزی جدیدی را تولید کرده اند که در آن الکترون‌ها می‌توانند آزادانه مانند آب در یک لوله جریان پیدا و محوری اساسی در رفتار از دینامیک ذرات تا مایع ایجاد کنند. این پژوهش می‌تواند منجر به تولید نسل جدیدی از دستگاه‌های الکترونیکی شود.

بیشتر بخوانید

• فناوری اطلاعات چگونه بر کاهش آسیب‌های ناشی از بلایای طبیعی تاثیر می‌گذارد؟

ماده جدید الکترون‌ها را قادر می‌سازد مانند آب جاری شوند

فاضل تفتی، استادیار فیزیک کالج بوستون به همراه همکارانش از دانشگاه ایالت فلوریدا و دانشگاه تگزاس در دالاس با کاوش در یک ابر رسانای فلزی که شامل ژرمانیوم و نیوبیوم است، به این نتیجه رسیدند که تعاملی قوی بین فونون‌ها و الکترون‌ها باعث تغییر در حرکت آن‌ها از حرکت معمولی به حرکتی شبیه به مایع می‌شود.

تفتی در این باره می‌گوید: "این اولین کشف مایع الکترون-فونون در ماده NbGe2 است. ما قصد آزمایش پیش بینی اخیر «سیال الکترون-فونون» را داشتیم. در حالت عادی، الکترون‌ها توسط فونون‌ها پراکنده می‌شوند که منجر به حرکت معمول انتشار الکترون‌ها در فلزات می‌شود. این نظریه که جدید هم هست ثابت می‌کند وقتی الکترون‌ها با شدت زیاد با فونو‌ها تعامل داشته باشند؛ مایع الکترون-فونون متحد شکل می‌گیرد. این مایع جدید به همان شکلی که آب در لوله جریان پیدا می‌کند، داخل فلز جاری می‌شود. "

تفتی و همکارانش در تأیید پیش بینی‌ها در این باره معتقدند که این کشف برای ایجاد انگیزه در تجزیه و تحلیل بیشتر مطالب جدید و شناسایی کاربرد‌های متعدد آن مفید خواهد بود. شیوه‌های زندگی مدرن بستگی به اندازه جریان آب در لوله ها، به حرکت الکترون‌های موجود در سیم‌های الکتریکی، و در حالی که دو خط لوله در هر دو مورد شبیه به نظر می‌رسد، در واقع تفاوت‌های فاحشی با هم دارند. طبق قوانین هیدرودینامیک، آب به عنوان سیالی پیوسته به جای مولکول‌های مجزا جریان پیدا می‌کند. در مقابل، الکترون‌ها نیز به عنوان ذراتی گسسته جریان می‌یابند و با جدا شدن از طریق ارتعاشات شبکه در فلز پخش می‌شوند.

بازتولید الکترون‌ها با هیدرودینامیک در سایر مواد می‌تواند منجر به تولید وسایل الکترونیکی جدید شود

تفتی در این خصوص توضیح داد: "تیم تحقیق از سه روش آزمایشی برای برجسته کردن هدایت الکتریسیته در فلز جدید استفاده کرد. پراکندگی رامان تغییر حرکت در ارتعاش کریستال NbGe۲ ناشی از جریان مخصوص مایعات مانند سیال الکترون‌ها را نشان داد. علاوه بر این، اندازه گیری مقاومت الکتریکی جرم اضافی الکترون‌ها را نشان داد و پراش اشعه ایکس، ساختار کریستالی مواد را آشکار کرد. یک تکنیک به نام «نوسانات کوانتومی» در تعیین جرم الکترون‌ها در مواد بسیار مفید واقع شد و به محققان کمک کرد که جرم الکترون‌ها را در همه مسیر‌ها سه برابر آنچه انتظار می‌رفت، اندازه بگیرند.

وی در ادامه گفت: "این موضوع واقعاً برای ما شگفت آور بود، زیرا ما انتظار چنین الکترون‌های سنگینی را در یک فلز به ظاهر ساده نداشتیم. در نهایت، ما فهمیدیم که برهم کنش قوی الکترون و فونون مسئول رفتار سنگین الکترون است. "

تفتی افزود: "از آنجا که الکترون‌ها با ارتعاشات شبکه یا فونون‌ها 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 وی، گام بعدی جستجوی وسایلی برای کنترل سیال هیدرودینامیکی الکترون‌ها در مواد دیگر، به غیر از NbGe۲ است که می‌تواند منجر به نسل جدیدی از دستگاه‌های الکترونیکی شود که الکترون‌های آن‌ها می‌توانند در حالت سیال حرکت کنند.

انتهای پیام/