波士顿学院的一组研究人员创造了一个新的金属样本，它中间电子的运动像水在管道中流动一样。这意味着运动从粒子动力学转变为了流体动力学，该团队的这项研究发表在近期的《自然通讯》杂志上。

波士顿学院物理学助理教授Fazel Tafti与德克萨斯大学达拉斯分校和佛罗里达州立大学的同事合作，在一种金属超导体中发现了这一现象，该超导体是铌和锗(NbGe2)的合成物，电子和声子之间的强相互作用将电子从粒子状扩散变成了流体状传输。

Tafti说，这些发现标志着在NbGe2中首次发现了电子-声子液体。Tafti说：“我们想检测最近对‘电子-声子流体’的预测。声子是晶体结构的振动。通常情况下，电子被声子散射，这会导致电子在金属中进行常规的扩散运动。一个新理论表明，当电子与声子有强烈的相互作用时，它们将形成一种统一的电子-声子液体。这种新型液体将在金属内部流动，就像水在管道中流动一样。”

Tafti与波士顿学院物理学教授Kenneth Burch、佛罗里达州立大学的Luis Balicas和德克萨斯大学达拉斯分校的Julia Chan通过合作证实了理论学家的预测。 他们表示，这一发现将刺激进一步研究该材料并探索其潜在的应用。

Tafti指出，我们的日常生活取决于管道中的水流和电线中的电子。尽管听起来很相似，但这两种现象完全不同。水分子作为流体的连续体流动，而不是作为单独的分子流动，它遵守流体动力学定律。电子作为单个粒子流动并在金属内部扩散，因为它们被晶格的振动散射开来。

该团队的研究得到了研究员Hung-Yu Yang的重大支持，他于2021年从波士顿学院获得了博士学位，其研究重点是新金属NbGe2中的电传导。他们应用了三种实验方法：电阻率测量显示电子的质量高于预期；由于电子的特殊流动，拉曼散射表现出NbGe2晶体的振动行为发生了变化；X射线衍射揭示了该材料的晶体结构。他们通过使用一种被称为“量子振荡”的特定技术来评估材料中电子的质量，研究人员发现所有轨迹中电子的质量比预期值大三倍。

Tafti说：“这确实令人惊讶，因为我们没想到在一种看似简单的金属中会存在如此‘重的电子’。最终，我们理解到强电子与声子的相互作用是导致有重电子行为的原因。因为电子与晶格振动(或声子)发生强烈相互作用，它们被晶格‘拖拽’，使得它们看起来好像获得了质量和变得沉重。”

Tafti说，他们下一步计划是通过利用电子-声子相互作用来寻找有这种流体动力学状态的其他材料。他的团队还将专注于控制此类材料中电子的流体动力学，并利用它设计新的电子设备。（编译:Qtech）