Исследователям из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT) впервые в истории удалось наблюдать за образованием электронных "водоворотов". Столь причудливое поведение электронов возникает, когда электрический ток начинает вести себя, подобно потоку жидкости, подчиняясь некоторым из известных законов гидродинамики. И, вполне вероятно, что в будущем ученым удастся использовать все это для создания нового типа высокоскоростной и высокоэффективной электроники.

Как и вода, так и электрический ток состоят из отдельных частиц и при некоторых условиях можно ожидать, что обе эти субстанции будут течь схожими способами. Однако, молекулы воды достаточно велики, они постоянно подталкивают друг друга, вынуждая поток двигаться в одном направлении. Электроны же, из которых состоит электрический ток, намного меньше и легче, и это означает, что они должны оказывать друг на друга гораздо меньшее влияние во время движения.

Однако, как было предсказано теоретически в свое время, при температурах, близких к абсолютному нолю и в среде некоторых особо чистых материалов, в кристаллических решетках которых отсутствуют дефекты, некоторые из странных эффектов квантовой механики превращают поток электронов в поток электронной жидкости, имеющей весьма высокую вязкость, сравнимую с вязкостью меда.

И если бы ученым удалось использовать это в своих целях, это привело бы к появлению высокоэффективных электронных устройств, внутри которых течет поток электронной жидкости, практически не встречающий сопротивления.

Во время исследований, ученые из Массачусетса наблюдали четкие признаки возникновения электронных водоворотов, что в свою очередь указывало на формирование электронной жидкости. Для этого они использовали кристалл дителлурида вольфрама высокой частоты, которому была придана особая форма.



"Дителлурид вольфрама достаточно часто используется в различных квантовых технологиях из-за того, что в его среде электроны достаточно сильно взаимодействуют друг с другом и ведут себя в большей степени, как волны, нежели частицы" - пишут исследователи, - "Кроме этого, весьма просто можно получить кусочки этого материала очень высокой чистоты".

В кристалле дителлурида вольфрама ученые вытравили узкий канал с круглыми камерами по разные стороны этого канала. Через кристалл был пропущен электрический ток и были произведены измерения самых различных величин - силы тока, напряженности электрического и магнитного полей, и т.п. В обычных токопроводящих материалах, в таких как золото, электроны текут всегда в одном общем направлении, они заполняют камеры равномерно и снова возвращаются в центральный токопроводящий канал. Но в среде дителлурида вольфрама электроны, попав к круглые камеры, закрутились, образовав электронный водоворот, в результате чего направление их движения постоянно изменялось от правильного к обратному.

"Такие электронные водовороты и завихрения давно были описаны в теории. Но у нас до последнего времени не имелось экспериментальных подтверждений существования подобных образований" - пишут исследователи, - "Сейчас мы увидели все ясные признаки нового режима движения электронов, при котором поток ведет себя, словно поток жидкости, а не поток из отдельных невзаимосвязанных частиц".

В настоящее время ученые пытаются изучить данное явление более глубоко и найти возможности для его применения в области электроники.



Ключевые слова:
Электрон, Электрический, Ток, Движение, Жидкость, Водоворот, Кристалл, Дителлурид, Вольфрам

Первоисточник

Другие новости по теме:

Ученые заставили электроны "течь" по графену подобно жидкости

Обнаружен металл, в среде которого поток электронов "течет" словно жидкость

Ученым впервые удалось запечатлеть на видео процесс роста углеродных нанотрубок

Ученые создали аналог черной дыры на чипе из графена и металла, который ведет себя подобно воде

Ученые создали "квантовые торнадо", постоянно колеблющиеся между миром классической физики и миром квантовой механики

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.