无视60年的物理学 - “奇怪的金属”破坏了电规则

奇怪的金属挑战了60年历史的电流,即电流由离散电荷流组成。奇怪的金属显示量子流体而不是离散电子带来的电力,挑战了长期以来的费米液体理论,并促使对电运和超导性的新研究。我们经常得知电力来自电子的运动[...]

来源:SciTech日报
在一个奇怪的金属(半透明盒子)中,电子(蓝色弹珠)失去了个性并融化成毫无特征的液体状流。图片来源:图片由莱斯大学提案制定办公室 Mario E. Norton 提供

奇怪的金属挑战了已有 60 年历史的理论,即电流由离散电荷流组成。

奇怪的金属显示出电力由量子流体而不是离散电子携带,挑战了长期存在的费米液体理论,并促进了对电输运和超导性的新研究。

我们经常了解到电是由电子在金属中的运动产生的。每个电子都携带离散的量子化电荷。然而,这张简单的图片变得更加复杂,因为电子自然会相互排斥。当单个电子移动时,它会干扰周围的相邻电子云。

当这些扰动相对较小时,电子不再单独移动,而是集体行为,形成称为电子准粒子的群体。尽管有这种分组,电流仍然由离散电荷携带。然而,这些电荷不再是孤立的“自由”电子,而是集体电子运动的表现。费米液体理论描述了这种行为,该理论六十多年来一直作为理解金属的标准框架。

令人惊讶的是,许多新发现的材料,被称为“奇怪的金属”,并不符合这种传统模型。在这些材料中,导电不是由离散的类电子电荷进行的。研究人员利用一种称为散粒噪声测量的技术观察到,奇怪金属中的电子会模糊成连续的、无特征的量子流体。

与高温超导性的联系

克服实验挑战

纳米级 科学 DOI:10.1126/science.abq6100

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