Boston College’tan bilim insanları, elektronların akışkan gibi hareket ettiği yeni bir tür metal keşfettiklerini açıkladı. Yapılan çalışmada ekip, elektronların fonon yarı parçacıklarla etkileşime girerek sıvı gibi davrandığını buldu.
Metallerde, elektronların normal olarak hareketlerinde dağınık olmaları ve bireysel parçacıklar şeklinde işlev görmeleri beklenir. Boston College’tan bir grup deneysel fizikçi tarafından yürütülen çalışmada ise elektronların kristal bir yapıdaki titreşimlerden ortaya çıkan “fononlar” adı verilen yarı parçacıklarla etkileşime girerek sıvı gibi aktığı bir metal türü keşfedildi. Araştırmacılara göre, bu davranışa neden olan metal süper iletken, ditetrelide (NbGe2) adı verilen niyobyum ve germanyumun bir sentezinden oluşuyor.
Suyun borudan akması gibi
Çalışmalarda kullanılan üç deneysel yöntem, araştırmacılar tarafından bir araya getirilen elektron-foton sıvısı hipotezini doğruladı. Bunlardan ilki, elektronlarının normalde beklenenden daha yüksek bir kütleye sahip olduğunu gösteren metaldeki elektrik direncinin ölçümüydü. İkincisinde Raman saçılması lazer analizi, olağandışı elektron akışı nedeniyle NbGe2’nin titreşiminin değiştiğini gösterdi ve son olarak da X-ışını kırınım teknikleri metalin kristal yapısını ortaya çıkardı.
Araştırma ekibinden deneysel fizikçi Fazel Tafti, elektron-fonon sıvısı ile ilgili yakın zamanda yapılan bir öngörüyü test etmek istediklerini belirterek, “Yeni bir teori, elektronların fononlarla güçlü bir şekilde etkileşime girdiğinde, birleşik bir elektron-fonon sıvısı oluşturacaklarını gösteriyor. Bu yeni sıvı, tıpkı suyun bir borudan akması gibi metalin içinde akıyor.” dedi.
Sıvı akışını kontrol etmek istiyorlar
Araştırmacılar, malzemedeki elektronların kütlesini değerlendirmek için “kuantum salınımları” olarak bilinen özel bir teknik kullanarak, tüm yörüngelerdeki elektronların kütlesinin beklenen değerden üç kat daha büyük olduğunu buldular. Fazel Tafti, bu durumla ilgili, “Şaşırtıcı bulgular elde ettik, çünkü görünüşte basit bir metalde bu kadar ‘ağır elektronlar’ beklemiyorduk. Elektronlar örgü titreşimleriyle veya fononlarla güçlü bir şekilde etkileşime girdiklerinden, örgüler tarafından sürükleniyor ve sanki kütle kazanmış gibi görünüyor” dedi.
Bu yeni çalışma, gelecekteki araştırmalar için de birçok ilginç seçenek sunuyor. Gelecek yıllarda araştırmacılar NbGe2 ile aynı şekilde davranan diğer malzemeleri bularak bu tür malzemelerdeki elektronların hidrodinamik sıvısını kontrol etmeye ve yeni elektronik cihazlar tasarlamaya odaklanmak istiyor.
Kaynak:
