​​Vo zvláštnych kovoch sa elektróny správajú ako tekutina

V normálnych kovoch prúdi elektrina vo forme nabitých častíc. Teraz však vedci zrejme našli prvý priamy dôkaz, že v takzvaných zvláštnych kovoch môže elektrina prúdiť ako tekutina. V článku publikovanom v časopise Science výskumníci naznačujú, že táto elektronická tekutina by mohla mať mimoriadne nízku viskozitu, čo potenciálne vedie k neobvyklým aplikáciám. Okrem toho v bežných kovoch odpor, ktorý pôsobí na elektrický prúd, zvyčajne stúpa kvadratickým spôsobom pri nízkych teplotách – na začiatku pomaly, keď sa kov zahrieva, a potom rýchlejšie a rýchlejšie.

No vo zvláštnych kovoch elektrický odpor rastie lineárne, keď teplota stúpa. Mnoho rôznych materiálov vykazuje toto správanie zvláštneho kovu, ako napríklad kupráty, organické molekulárne kryštály, ťažké fermiónové kovy a skrútený dvojvrstvový grafén. Predchádzajúci výskum naznačil, že prúd sa môže vo zvláštnych kovoch správať týmto čudným spôsobom, pretože elektróny v nich môžu existovať v hustom stave vzájomného kvantového prepojenia (entanglementu) a vytvárať akúsi tekutinu.

Jedným zo spôsobov, ako zistiť, či elektrina vo zvláštnych kovoch prúdi vo forme tekutiny alebo kvázičastíc, je zamerať sa na fenomén tzv. výstrelového šumu – náhodné fluktuácie v elektrickom prúde, ktoré vyplývajú z toho, že elektrina sa zvyčajne skladá z odlišných kúskov náboja. Ak je elektrina vo zvláštnych kovoch tekutinou, šum by mal byť nezvyčajne tichý. Doteraz chýbali priame experimentálne údaje.

Druhy experimentov s výstrelovým šumom potrebné na preukázanie tohto modelu si vyžadovali veľmi tenké, dokonale kryštalické drôty na elimináciu potenciálneho rušenia z cudzieho materiálu. Výroba týchto drôtov zo zvláštnych kovov bez ovplyvnenia ich elektronických vlastností sa ukázala ako veľmi náročná. V novej štúdii výskumníci experimentovali s drôtmi YbRh2Si2, ťažkým fermiónovým zvláštnym kovom pozostávajúcim z yterbia, ródia a kremíka.

Vedci zistili, že tieto drôty sa ukázali ako zvláštne tiché v porovnaní s bežnými kovmi, pokiaľ ide o výstrelový šum. Tieto zistenia naznačujú, že elektrina vo zvláštnych kovoch skutočne nemusí existovať ako samostatné kvázičastice. V súčasnosti nemáme žiadne jasné aplikácie pre toto správanie zvláštneho kovu. No v niektorých modeloch zvláštnych kovov môže mať elektronická kvapalina veľmi, veľmi nízku efektívnu viskozitu, čo by mohlo viesť k neobvyklým vlastnostiam zariadenia.

Zdroj: spectrum.ieee.org.