Forschung

Hydrodynamischer Elektronenfluss in 3D-Materialien

23.09.2021 - In Materialien mit hoher Elektronendichte wechselwirken Elektronen nicht direkt, sondern durch Phononen.

Elektronen fließen durch die meisten Materi­alien eher wie ein Gas als wie eine Flüssig­keit, was bedeutet, dass sie nicht mit­ein­ander wechsel­wirken. Lange Zeit wurde vermutet, dass Elektronen unter bestimmten Bedingungen dennoch wie eine Flüssig­keit fließen könnten, aber erst die jüngsten Fort­schritte im Bereich neuer Quanten­materialien und Mess­techniken ermög­lichten es, diese Effekte in 2D-Materialien zu beobachten. Im Jahr 2020 wurde ein hydro­dynamischer Elektronen­fluss in Graphen abgebildet, wie Wasser, das durch ein Rohr fließt. Jüngste theoretische und experi­mentelle Forschungs­arbeiten deuteten darauf hin, dass ein hydro­dynamischer Elektronen­fluss auch in 3D-Metallen möglich ist, aber wie er genau abläuft oder wie man ihn beobachten kann, blieb unbekannt. Bis jetzt.

Ein Team von Forschern der Harvard University, des MIT und des MPI für chemische Physik fester Stoffe entwickelte Experi­mente und eine Theorie zur Erklärung des hydro­dynamischen Elektronen­flusses in 3D-Metallen und beobachtete ihn zum ersten Mal mit einer neuen Bildgebungs­technik.

Die Forscher schlugen vor, dass Elektronen in Materi­alien mit hoher Elektronen­dichte nicht durch direkte Wechsel­wirkungen, sondern durch Phononen mit­ein­ander wechsel­wirken könnten. Und tatsäch­lich konnte in der neuen Studie gezeigt werden, dass hydro­dynamischer Elektronen­fluss in dem drei­dimen­sio­nalen Metall Wolfram­di­tellurid durch einen solchen Mechanismus auftritt.

„Es ist aufregend zu sehen, dass Elektronen durch ein dünnes Stück Metall fließen, wie Wasser durch ein Rohr“, sagt Team-Mitglied Johannes Gooth. „Als wir vor vier Jahren mit der Planung der Experi­mente begannen, war das völlig unklar. Der Mecha­nismus hinter dem hydro­dynamischen Elektronen­fluss ist sehr allgemein und stellt unser allgemeines Verständnis von Metallen noch einmal auf den Kopf. "

MPI-CPfS / RK

Weitere Infos

Ölfreie Vakuumpumpe für vielseitige Einsatzmöglichkeiten - auch im Labor

Mehr erfahren
Jetzt Newsletter abonnieren!

Newsletter

Jede Woche gut informiert - abonnieren Sie hier den - Newsletter!

Ölfreie Vakuumpumpe für vielseitige Einsatzmöglichkeiten - auch im Labor

Mehr erfahren
Jetzt Newsletter abonnieren!

Newsletter

Jede Woche gut informiert - abonnieren Sie hier den - Newsletter!