Vědci jsou svědky toho, že se elektřina chová jako voda

Vědci z MIT poprvé pozorovali „elektronové víry“. K bizarnímu chování dochází, když elektřina proudí jako tekutina, což by mohlo vést k efektivnější elektronice.

Stejně jako voda se i elektřina skládá z diskrétních částic, takže by se dalo očekávat, že obě budou proudit podobným způsobem. Ale zatímco molekuly vody jsou dostatečně velké na to, aby se navzájem tlačily a proudily spolu, elektrony jsou mnohem menší, což znamená, že jsou více ovlivněny svým okolím než navzájem.

Bylo však předpovězeno, že za ideálních podmínek – při teplotách blízkých absolutní nule a v čistých materiálech bez defektů – by kvantové efekty měly převzít jejich pohyb a umožnit jim proudit jako elektronová tekutina s viskozitou medu. Pokud by to vědci dokázali využít, mohlo by to vést k účinnějším elektronickým zařízením, kde elektřina proudí s menším odporem.

V nové studii tým MIT pozoroval jasný znak elektronové tekutiny – vířivky. Jsou to běžné struktury v tocích tekutin, ale ne něco, co mohou elektrony obvykle produkovat, a jako takové nebyly nikdy předtím pozorovány. Vědci spatřili elektronové víry v krystalech diteluridu wolframu.

„Ditellurid wolframu je jedním z nových kvantových materiálů, kde elektrony silně interagují a chovají se spíše jako kvantové vlny než částice,“ řekl Leonid Levitov, spoluautor studie. „Kromě toho je materiál velmi čistý, díky čemuž je chování podobné kapalině přímo přístupné.“

MIT

V tomto materiálu tým vyleptal úzký kanál s kruhovou komorou na obou stranách, pak jím prošel proud a změřil tok elektronů. Ve standardních materiálech, jako je zlato, by elektrony vždy proudily stejným obecným směrem, i když se rozprostřely do komor a pak se vrátily do centrálního kanálu. Ale v ditelluridu wolframu elektrony vířily kruhovými komorami, obrátily směr a vytvořily víry.

„Elektronové víry se teoreticky očekávají, ale neexistuje žádný přímý důkaz a vidět znamená věřit,“ řekl Levitov. „Teď jsme to viděli a je to jasný podpis toho, že jsme v tomto novém režimu, kde se elektrony chovají jako tekutina, ne jako jednotlivé částice.“

Tým říká, že toto potvrzení dlouhodobé předpovědi by mohlo vědcům pomoci navrhnout efektivnější elektroniku.

Výzkum byl publikován v časopise Příroda.

Zdroj: MIT