O echipă de fizicieni a identificat limita superioară a rezistivității unui metal pur. Specialiștii din domeniul fenomenelor atomice au realizat că există o limită maximă pentru rezistența electrică, adesea numită rezistivitate, care este generată de coliziunile electronilor.
Fizicienii au descoperit limita superioară a rezistivității unui metal pur. O echipă de cercetători de la Universitatea din Toronto (Canada), École Normale Supérieure din Paris (Franța) și Universitatea Lehigh din Pennsylvania (SUA) a studiat atomi de potasiu răciți la temperaturi extrem de apropiate de zero absolut.
Experimentele au demonstrat că, pe măsură ce frecvența coliziunilor atomice sporește, rezistența electrică obținută nu va continua să crească infinit, ci ajunge la un prag maxim și se stabilizează. Această descoperire oferă noi informații despre mecanismele microscopice ce stau la baza rezistivității.
O echipă de fizicieni a descoperit limita superioară a rezistivității unui metal pur. Cum a fost realizat experimentul?
„Se știe că interacțiunile dintre electroni pot cauza o creștere a rezistivității în anumite materiale pure. Energia generată de rezistența electrică se transformă în căldură. De exemplu, liniile de transport al energiei electrice pierd până la 8% din energia generată. Rezistivitatea este deosebit de interesantă și pentru cercetarea fundamentală, deoarece poate indica fenomene fizice noi în materiale”, spune Joseph Thywissen, profesor în cadrul Departamentului de Fizică și al Centrului pentru Informație Cuantică și Control Cuantic de la Universitatea din Toronto, precum și autor principal al studiului.
Pentru experiment, cercetătorii au folosit o rețea optică, o structură creată cu ajutorul luminii care poate captura atomi și îi poate face să se comporte similar electronilor dintr-un solid. Acest sistem le-a permis să reproduca condiții extreme greu de obținut în materialele convenționale și să studieze efectele coliziunilor dintre particule.
„Am observat că atomii, care au dimensiuni de câțiva nanometri, colizionează între ei ca și cum ar fi cu mult mai mari. Această amplificare cuantică a dimensiunii efective a atomilor crește probabilitatea interacțiunilor dintre ei într-un anumit punct al rețelei, ceea ce contribuie la sporirea rezistivității sistemului”, explică Thywissen.
O descoperire valoroasă pentru dezvoltarea de noi tehnologii
Rezultatele au indicat că, atunci când interacțiunile atomice devin extrem de puternice, rezistivitatea generată de aceste coliziuni nu mai crește și ajunge la o valoare de saturație. Cercetătorii sugerează că același principiu ar putea explica de ce rezistența electrică datorată ciocnirilor electronice în metale are și ea o limită superioară.
„Rezultatele noastre oferă o înțelegere microscopică detaliată a modului în care se dezvoltă rezistivitatea în metalele cu densitate mică și deschid noi perspective pentru studii viitoare asupra sistemelor atomice puternic corelate.”
