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科学家首次不雅观察到“电子漩涡”有助于设计出更高效的电子产品

编辑:[db:作者] 时间:2024-08-25 07:32:20

只管它们是离散的粒子,但水分子以液体的形式集体流动,产生溪流、波浪、漩涡和其他经典的流表示象。

科学家首次不雅观察到“电子漩涡”有助于设计出更高效的电子产品

虽然电流也是不同粒子(在这种情形下是电子)的布局,但粒子是如此之小,以至于当电子穿过普通金属时,它们之间的任何集体行为都会被更大的影响所淹没。
但是,在某些材料和特定条件下,这种影响会逐渐消逝,电子可以直接相互影响。
在这些情形下,电子可以像流体一样集体流动。

据预测,在空想的条件下--在靠近绝对零度的温度和纯净的无毛病材料中--量子效应该当接管它们的运动,并许可它们作为一种电子流体流动,具有蜂蜜般的粘度。
如果科学家们能够利用这一点,就可以制造出更有效的电子设备,使电力流动的阻力减少。

在新研究中,麻省理工学院的团队已经不雅观察到了电子流体的一个明显迹象--“漩涡”。
这些是流体中常见的构造,但不是电子常日可以产生的,因此它们以前从未被不雅观察到。
研究职员在二碲化钨的晶体中创造了“电子漩涡”。

该研究的共同作者Leonid Levitov说:“二碲化钨是新的量子材料之一,在这种材料中,电子具有强烈的相互浸染,并表现为量子波而不是粒子。
此外,这种材料非常干净,这使得类似流体的行为可以直接得到。

在这种材料中,研究小组蚀刻了一个狭窄的通道,两侧有一个圆形的腔室,然后在个中运行电流并丈量电子流。
在像黄金这样的标准材料中,电子总是沿着相同的大方向流动,纵然它们分散到各个腔室,然后又回到中心通道。
但是在二碲化钨中,电子在圆形腔室中旋转,旋转方向并产生“漩涡”。

Levitov说:“电子漩涡在理论上是可以预期的,但一贯没有直接的证据,眼见为实。
现在我们已经看到了它,它是处于这个新体系中的明显标志,在这个体系中,电子表现为一种流体,而不是单个粒子。

该团队表示,对一个长期预测的确认可以帮助科学家们设计出更高效的电子产品。

该研究揭橥在《自然》杂志上。

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