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运输性质

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声音会引起巨大的阻力下降

英国,美国和日本的一组物理学家认为,急剧的纯声爆发可能会使锰矿的电阻降到其原始值的近十分之一。这种效应被称为“巨大的声阻”,被认为是由于电子与被称为声子的量化晶格振动之间的相互作用所引起的。研究人员认为,这种效应可用于制造太赫兹辐射探测器,并最终揭示高温超导性(性质 449 72)。

物理学家知道,当某些材料被暴露在磁场中时,某些称为锰的锰氧化物的电阻会下降多达十个数量级。虽然逃避了为什么会产生这种巨大的磁阻(CMR)的完整解释,但是物理学家怀疑一段时间以来,它与电子和声子之间的相互作用有关。

现在,一支由 安德里亚·卡瓦列里(Andrea Cavalleri) 牛津大学的研究人员进行了一项实验,以进一步了解声子在CMR中的作用。该团队向锰矿样品发射了短太赫兹(THz)激光脉冲,同时通过测量流过锰矿样品的电流来监测其电阻。当激光的能量调整到特定的声子频率时,样品的电阻会急剧下降约5 ns,然后返回其原始值。

根据Cavalleri,脉搏–持续时间约为300 fs—足够长以产生特定频率(约17 THz)的声子。但是,它足够短,可以避免激发其他频率的电子和其他声子。这使研究小组得出结论,电阻的下降完全是由17 THz声子和处于平衡状态的电子之间的相互作用引起的。脉冲也足够短,以确保电子不会加热,这意味着CMR不一定需要将电子“hot”.

通过仅激发17个THz声子而不加热样品,该团队设法避免了“chicken and egg”问题,这通常使研究锰等材料变得非常困难。在这样的材料中,电子通过声子互相作用,如果实验同时激发电子和声子,则可能无法确定例如CMR的起因和CMR的作用。

的“chicken and egg”这个问题也影响到研究铜酸盐高温超导体的人们,Cavalleri及其同事现在计划使用该技术来更好地了解电子-声子相互作用在这些材料中的作用。

卡瓦列里告诉 physicsworld.com 巨大的声阻可能有实际应用–特别是因为它在室温下工作。例如,它可用于制造太赫兹辐射探测器和其他太赫兹光电设备。他还认为,该技术可用于使用太赫兹激光脉冲来改变某些材料的磁性能。

版权©IOP 出版 Ltd和个人贡献者的2021年