Как физики увидели вихри в потоке электронов

Возможность снизить потери в будущих устройствах остаётся исследовательской перспективой: сам опыт не показал готовый процессор с меньшим энергопотреблением. В тонком WTe2 наблюдали обратное направление тока в боковых камерах, согласующееся с вихрями электронного гидродинамического потока.

В 2022 году исследователи из Института Вейцмана, MIT и других организаций сообщили в Nature о прямом наблюдении вихревого рисунка такого потока. Они изготовили тонкие пластинки дителлурида вольфрама WTe 2 с узким центральным каналом и круглыми боковыми камерами. Для контроля такую же геометрию сделали из золота.

Как увидеть ток, не помещая внутрь амперметр

Движущийся заряд создаёт магнитное поле. Наноразмерный сканирующий датчик SQUID измерял поле над образцом, а исследователи восстанавливали распределение тока. В золотом устройстве часть тока заходила в боковую камеру и сохраняла обычное направление. В WTe 2 на некоторых режимах возникал участок обратного тока — характерный след циркуляции.

Слово «вихрь» здесь не означает, что электроны превратились в воду или вращаются по идеально замкнутым орбитам. Это пространственный рисунок средней плотности тока, описываемый гидродинамическими уравнениями. Он появился только в подходящем диапазоне температур, размеров и длины рассеяния.

Результат важен как проверка электроной гидродинамики и новый способ измерять вязкость носителей.