Elektronen schwimmen mit dem Strom
Elektronen schwimmen mit dem Strom Grafik: Johannes Gooth
Elektrische Ströme in Festkörpern werden jedoch aus Elektronen gebildet. In Metallen kollidieren diese nicht miteinander, aber sie streuen an Gitterfehlern.
In konventionellen Leitern ist die Bewegung von Elektronen daher eher mit der Bewegung von Kugeln in einem Flipperautomat vergleichbar.
Hydrodynamischer Elektronenfluss kann nur in hochreinen Quantenmaterialien beobachtet werden. Ein internationales Team bestehend aus Mitgliedern vom IBM Forschungslabor Zürich, der Universität Hamburg und dem Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe hat nun Datensignaturen von Elektronenhydrodynamik in dem Halbmetall Wolframdiphosphid gefunden.
Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin Nature Communications publiziert. Bei näherer Betrachtung konnte gezeigt werden, dass das hydrodynamische Verhalten der Elektronen in der stark wechselwirkenden Quantennatur dieses Elektronensystems wurzeln.
Zusätzlich ist es überraschend, dass diese Beobachtungen mit mathematischen Techniken übereinstimmen, die aus der Stringtheorie stammen.
Diese Techniken wurden angewendet, um stark wechselwirkende Formen von Quantenmaterie zu beschreiben und sagen vorher, dass die Umwandlung irgendeiner Energieform in Wärmeenergie fundamental begrenzt ist.
Die Experimente wurden durch den Fortschritt bei der Entwicklung von neuen Materialien und Nanofabrikationstechniken ermöglicht.
Johannes Gooth
Nature Communications: “Electrical and thermal signatures of a hydrodynamic electron system in tungsten diphosphide”
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-018-06688-y
Media Contact
Weitere Informationen:
https://www.cpfs.mpg.deAlle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie
Von grundlegenden Gesetzen der Natur, ihre elementaren Bausteine und deren Wechselwirkungen, den Eigenschaften und dem Verhalten von Materie über Felder in Raum und Zeit bis hin zur Struktur von Raum und Zeit selbst.
Der innovations report bietet Ihnen hierzu interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Astrophysik, Lasertechnologie, Kernphysik, Quantenphysik, Nanotechnologie, Teilchenphysik, Festkörperphysik, Mars, Venus, und Hubble.
Neueste Beiträge
Anlagenkonzepte für die Fertigung von Bipolarplatten, MEAs und Drucktanks
Grüner Wasserstoff zählt zu den Energieträgern der Zukunft. Um ihn in großen Mengen zu erzeugen, zu speichern und wieder in elektrische Energie zu wandeln, bedarf es effizienter und skalierbarer Fertigungsprozesse…
Ausfallsichere Dehnungssensoren ohne Stromverbrauch
Um die Sicherheit von Brücken, Kränen, Pipelines, Windrädern und vielem mehr zu überwachen, werden Dehnungssensoren benötigt. Eine grundlegend neue Technologie dafür haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Bochum und Paderborn entwickelt….
Dauerlastfähige Wechselrichter
… ermöglichen deutliche Leistungssteigerung elektrischer Antriebe. Überhitzende Komponenten limitieren die Leistungsfähigkeit von Antriebssträngen bei Elektrofahrzeugen erheblich. Wechselrichtern fällt dabei eine große thermische Last zu, weshalb sie unter hohem Energieaufwand aktiv…
