ไฟฟ้ากระแสน้ำวน ได้รับการตรวจพบโดยนักวิจัยเป็นครั้งแรก

ในที่สุดนักวิจัยก็สังเกตเห็น สิ่งที่พวกเขาเคยคาดการณ์ไว้แต่ไม่เคยพิสูจน์ได้ นั้นก็คือการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเพื่อสร้างสิ่งที่พวกเขาเรียกว่าไฟฟ้ากระแสน้ำวน (ชื่ออาจเปลี่ยน) และด้วยสิ่งนี้อาจนำไปสู่การสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พลังงานที่น้อยลง

ไฟฟ้ากระแสน้ำวน

เมื่อไม่นานมานี้ นักวิจัยได้สังเกตเห็นกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากปฏิกิริยาของอิเล็กตรอน ในลักษณะที่คล้ายกับโมเลกุลของน้ำในอ่างน้ำวน หรือก็คือพวกมันสามารถทำตัวเป็นเหมือนของเหลว และด้วยสิ่งนี้ถือเป็นการยืนยันการคาดการณ์ที่ยาวนานของนักทฤษฎี

ศาสตราจารย์ Leonid Levitov ของ MIT กล่าวว่า .. ที่ผ่านมาในทางทฤษฎี กระแสน้ำวนของอิเล็กตรอนมีอยู่จริง แต่ไม่เคยมีข้อพิสูจน์ที่น่าเชื่อถือได้ แต่ตอนนี้เราได้เห็นแล้ว

และมันเป็นสิ่งที่บ่งบอกอย่างชัดเจนว่า อิเล็กตรอนไม่ใช่อนุภาคเดี่ยว แต่อิเล็กตรอนทำตัวเป็นของเหลวภายใต้เงื่อนไขบางประการ

ท่ามกลางปรากฏการณ์ประหลาด ที่พบเห็นภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว ได้แก่ความต้านทานเชิงลบ และการไหลของ Superballistic electron flow ซึ่งดูเหมือนว่า อิเล็กตรอนจะร่วมมือกันเพื่อผ่านช่องว่างแคบๆ

อิเล็กตรอนแต่ละตัวที่เคลื่อนที่โดยเป็นส่วนหนึ่งของกระแสไฟฟ้านั้น จะอยู่ภายใต้แรงที่หลากหลาย ซึ่งรวมถึงการเคลื่อนที่ของอะตอมในวัสดุนำไฟฟ้า และสิ่งเจือปนที่อาจส่งผลต่อการไหลของอะตอม ตลอดจนแรงดันไฟฟ้าที่ทำให้มันเคลื่อนที่ตั้งแต่แรก

โดยอิเลคตรอนอื่นๆ ที่เป็นส่วนหนึ่งของกระแสน้ำนี้ก็มีอิทธิพลเช่นกัน .. ส่วนวัสดุที่ใช้เพื่อนำไฟฟ้าก็มีส่วนเพียงแต่ยังน้อยเมื่อเทียบกับอย่างอื่น อย่างวัสดุตัวนำยิ่งยวดซึ่งอิเล็กตรอนคู่เคลื่อนที่ได้ราบรื่นกว่าอิเล็กตรอนตัวเดียว

ในทังสเตนไดเตลลูไรด์อิเล็กตรอน (WTe2) ที่ไหลเข้าสู่ช่องด้านข้างจะทำให้เกิดกระแสน้ำวน แต่สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นในทองคำ

ผู้เขียนสามารถเห็นอิเล็กตรอนหมุนวนเข้าและออกจากห้องด้านข้าง ซึ่งทำให้เกิดกระแสน้ำวนขนาดเล็กระหว่างทาง แต่เกิดขึ้นเฉพาะในทังสเตนไดเทลลูไรด์เท่านั้น ไม่ใช่ทองคำ

“เราสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลง ในทิศทางการไหลในห้องที่ทิศทางการไหลกลับทิศทาง เมื่อเทียบกับทิศทางในแถบตรงกลาง” Levitov กล่าว “นั่นเป็นสิ่งที่โดดเด่นมาก และมันเป็นฟิสิกส์แบบเดียวกับใน ของเหลวธรรมดา แต่เกิดขึ้นกับอิเล็กตรอนในระดับนาโน”

สุดท้ายหวังว่าการสังเกตการณ์นี้ จะมีการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง เช่น แนวทางในการใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานต่ำอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

อ่านเรื่องอื่น

Advertisements
Advertisements
แหล่งที่มาMIT News