内部会“流动”的金属有何不同？

科学家们创造了一种新的金属样品，其电子的流动方式与水在管道内的流动方式相似。

研究人员将二锗化铌（NbGe2）晶体置于仪器上。插图为NbGe2的原子排列情况。

eurekalert.org网站当地时间9月6日报道，美国波士顿学院领导的研究团队在《自然通讯》杂志中发文称，他们创造了一种新的金属样品，其电子的流动方式与水在管道内的流动方式相似，这从根本上将电子的粒子状动力学导向了流体状动力学。

波士顿学院物理系助理教授Fazel Tafti指出，在金属超导体二锗化铌（NbGe2）中，电子和声子之间的强相互作用改变了电子扩散情况，使其从粒子状变为流体状。该发现标志着研究人员首次在NbGe2内部发现电子-声子液体。Tafti说：“一种新的理论表明，当电子与声子产生强烈相互作用时，将形成统一的电子-声子液体。这种新型液体能够在金属内部像流水般流动。我们希望对有关电子-声子液体的预测进行测试。”

Tafti表示，水管中的水流和电线中流动的电子似乎高度相似，但本质上是不同的。水分子作为连续体流动，遵循流体力学定律。而电子以单个粒子形式流动，并因晶格振动而分散。研究人员采用三种实验方法研究了NbGe2的性能：电阻率测试显示电子质量高于预期；拉曼散射展示了NbGe2的晶体振动行为变化；X-射线衍射实验揭示了材料的晶体结构。此外，Tafti等还应用特殊的“量子振荡”技术评估了材料中的电子质量。结果显示，所有轨道上的电子质量均达到预期值的三倍左右。他说：“这确实令人惊讶，因为我们没有预料到这种看似简单的金属中竟存在‘重电子’。最终，我们确认了电子-声子的强相互作用是产生重电子行为的诱因——电子与晶格振动（声子）产生了强相互作用，电子被晶格‘拖曳’，导致它们看上去像是获得质量了。”

下一阶段，Tafti团队计划通过控制材料中的电子流体力学，设计新型电子设备。

编译：德克斯特 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《自然通讯》

期刊编号：2041-1723

原文链接：https://www.eurekalert.org/news-releases/927445

中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。转载请注明来源。