Οι φυσικοί του Rutgers δείχνουν πώς το βάρος των ηλεκτρονίων «κερδίζουν βάρος» σε μεταλλικές ενώσεις κοντά στο Absolute Zero
Οι φυσικοί του Rutgers έχουν ανακαλύψει ότι τα ηλεκτρόνια σε ορισμένες μεταλλικές ενώσεις μπορούν να "κερδίσουν βάρος" κοντά στο απόλυτο μηδέν, προσφέροντας νέες γνώσεις στη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων σε υλικά.
Τα ευρήματα, που δημοσιεύονται στο περιοδικό Nature Physics, θα μπορούσαν να έχουν επιπτώσεις στην ανάπτυξη νέων ηλεκτρονικών συσκευών και υλικών.
"Τα ηλεκτρόνια θεωρούνται συνήθως ως μάζα σωματίδια, αλλά σε ορισμένα υλικά, μπορούν να συμπεριφέρονται σαν να έχουν μάζα", δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Johannes Gooth, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο Rutgers-New Brunswick. "Διαπιστώσαμε ότι σε μια συγκεκριμένη κατηγορία υλικών που ονομάζονται μεταλλικά-οργανικά πλαίσια (MOFs), τα ηλεκτρόνια μπορούν να κερδίσουν βάρος κοντά στο απόλυτο μηδέν λόγω αλληλεπιδράσεων με τα γύρω μόρια".
Τα MOF είναι μια κατηγορία πορωδών υλικών που αποτελούνται από μεταλλικά ιόντα που συνδέονται με οργανικά μόρια. Έχουν ένα ευρύ φάσμα πιθανών εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένης της αποθήκευσης φυσικού αερίου, της κατάλυσης και της παράδοσης φαρμάκων.
Στη μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονομάζεται μικροσκοπία σήραγγας σάρωσης για να μετρήσει την αποτελεσματική μάζα των ηλεκτρονίων σε ένα MOF που ονομάζεται Cu3 (BTC) 2. Διαπίστωσαν ότι η αποτελεσματική μάζα των ηλεκτρονίων στο MOF αυξήθηκε κατά συντελεστή περίπου 10 κοντά στο απόλυτο μηδέν.
"Αυτή είναι μια πολύ σημαντική αλλαγή στην αποτελεσματική μάζα των ηλεκτρονίων", δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Fernando Camino, καθηγητής φυσικής και αστρονομίας στο Rutgers. "Είναι η πρώτη φορά που παρατηρήθηκε μια τόσο μεγάλη αλλαγή στην αποτελεσματική μάζα των ηλεκτρονίων σε ένα MOF."
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η αύξηση της αποτελεσματικής μάζας των ηλεκτρονίων στο Cu3 (BTC) 2 οφείλεται σε αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ηλεκτρονίων και των μορίων του MOF. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, τα μόρια του MOF δονείται λιγότερο, τα οποία επιτρέπουν στα ηλεκτρόνια να αλληλεπιδρούν με αυτά πιο έντονα. Αυτή η αλληλεπίδραση οδηγεί σε αύξηση της αποτελεσματικής μάζας των ηλεκτρονίων.
"Τα ευρήματά μας παρέχουν νέες ιδέες για τη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων στα υλικά", δήλωσε ο Gooth. "Αυτό θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις στην ανάπτυξη νέων ηλεκτρονικών συσκευών και υλικών."
