p Uma equipe de pesquisadores do Boston College criou um novo espécime metálico onde o movimento dos elétrons flui da mesma forma que a água flui em um tubo - mudando fundamentalmente de dinâmica semelhante a partícula para semelhante a fluido, os relatórios da equipe em Nature Communications . p Trabalhando com colegas da Universidade do Texas em Dallas e da Florida State University, O professor assistente de física do Boston College, Fazel Tafti, encontrou no supercondutor de metal, uma síntese de Nióbio e Germânio (NbGe ₂ ), que uma forte interação entre elétrons e fônons altera o transporte de elétrons do difusivo, ou semelhante a uma partícula, para hidrodinâmica, ou como fluido, regime.

p Os resultados marcam a primeira descoberta de um líquido elétron-fônon dentro do NbGe ₂ , Tafti disse.

p "Queríamos testar uma previsão recente do 'fluido elétron-fônon', "Tafti disse, observando que os fônons são as vibrações de uma estrutura cristalina. "Tipicamente, os elétrons são espalhados pelos fônons, o que leva ao movimento difusivo usual dos elétrons nos metais. Uma nova teoria mostra que quando os elétrons interagem fortemente com os fônons, eles formarão um líquido elétron-fônon unido. Este novo líquido fluirá dentro do metal exatamente da mesma maneira que a água flui em um cano. "

p Ao confirmar as previsões dos teóricos, o físico experimental Tafti - trabalhando com seu colega do Boston College, o professor de física Kenneth Burch, Luis Balicas da FSU, e Julia Chan, da UT-Dallas - diz que a descoberta estimulará uma maior exploração do material e suas aplicações potenciais.

p Tafti observou que nossa vida diária depende do fluxo de água nos canos e dos elétrons nos fios. Por mais parecidos que possam parecer, os dois fenômenos são fundamentalmente diferentes. As moléculas de água fluem como um continuum fluido, não como moléculas individuais, obedecendo às leis da hidrodinâmica. Elétrons, Contudo, fluem como partículas individuais e se difundem dentro dos metais à medida que são espalhados pelas vibrações da rede.

p A investigação da equipe, com contribuições significativas do pesquisador estudante de graduação Hung-Yu Yang, que obteve seu doutorado em BC em 2021, focado na condução de eletricidade no novo metal, NbGe ₂ , Tafti disse.

p Eles aplicaram três métodos experimentais:medições de resistividade elétrica mostraram uma massa maior do que o esperado para elétrons; O espalhamento Raman mostrou uma mudança de comportamento na vibração do NbGe ₂ cristal devido ao fluxo especial de elétrons; e a difração de raios-X revelou a estrutura cristalina do material.

p Usando uma técnica específica conhecida como "oscilações quânticas" para avaliar a massa de elétrons no material, os pesquisadores descobriram que a massa dos elétrons em todas as trajetórias era três vezes maior do que o valor esperado, disse Tafti, cujo trabalho é apoiado pela National Science Foundation.

p "Isso foi realmente surpreendente porque não esperávamos tais 'elétrons pesados' em um metal aparentemente simples, "Tafti disse." Eventualmente, entendemos que a forte interação elétron-fônon era responsável pelo comportamento do elétron pesado. Como os elétrons interagem com as vibrações da rede, ou fonões, fortemente, eles são 'arrastados' pela rede e parece que eles ganharam massa e se tornaram pesados. "

p Tafti disse que o próximo passo é encontrar outros materiais neste regime hidrodinâmico, aproveitando as interações elétron-fônon. Sua equipe também se concentrará no controle do fluido hidrodinâmico de elétrons nesses materiais e na engenharia de novos dispositivos eletrônicos.