• Главная
• Відемана-Франца закон: Фізики перерви 150-річний емпіричні закони фізики

Відемана-Франца закон: Фізики перерви 150-річний емпіричні закони фізики

У 1853 році два німецьких фізиків, Густав Відеман і Рудольф Франц, вивчав теплопровідність (міра здатності системи для передачі тепла) ряду елементарних металів і виявив, що відношення теплових до електропровідності було приблизно те ж саме для різних металів при тій же температурі.

Походження цього емпіричного спостереження не стало ясно, проте до відкриття електрона і появою квантової фізики на початку ХХ століття. Електрони мають спін і заряд. Коли вони проходять через метал вони викликають електричний струм через рухомого заряду. Крім того, рухомі електрони також переносять тепло через метал, але тепер вона через обидва заряду і спина. Так рухомого електрона повинні нести тепло і заряд, тому співвідношення не змінюється від металу до металу.

За останні 150 з лишком років, закон Відемана-Франца виявився напрочуд надійний, співвідношення змінюється на найбільш приблизно на 50 відсотків серед тисяч металевих системах вивчені.

У 1996 році американські фізики CL Кейн і Метью Фішер зробив теоретичний прогноз, що якщо обмежитися електронів окремих атомних ланцюжків, закон Відемана-Франца можуть бути сильно порушені. У цьому одновимірному світі, електрони розділені на дві окремі компоненти або порушення, один несе спина, але не безкоштовно (спиноне), інший збір проведення, але не спина (Холон). Коли Холон зустрічей домішки в ланцюжку атомів, у нього немає вибору, крім як для його рухи мають бути відображені. Спиноне, з іншого боку, має здатність тунелю через домішки, а потім продовжити по ланцюжку. Це означає, що тепло виробляється легко по ланцюжку, але заряд не є. Це призводить до порушення закону Відемана-Франца, який зростає з пониженням температури.

Експериментальна група під керівництвом професора Найджела Хассі з корельовані електронні системи Група в університеті Брістоля, перевірили дане положення на фіолетовий Матеріал бронза включає атомних ланцюжків, уздовж яких електрони віддають перевагу подорожувати.

Примітно, що дослідники виявили, що матеріал проводиться тепло 100000 разів краще, ніж можна було б очікувати, якби послухали закон Відемана-Франца, як і інші метали. Мало того, що ця чудова здатність цього з'єднання проводити тепло є потенціал з технологічної точки зору, такі безпрецедентні порушення закону Відемана-Франца забезпечує яскраве свідчення для цього незвичайного поділ спина і заряду електрона в одновимірному світі.

Професор Хассі сказав: "Можна створити чисто одновимірних атомних ланцюжків на підкладках, або вільно стоїть двовимірні листи, як графен, а й у тривимірному комплексному тверді, завжди будуть існувати деякі залишкові зв'язку між окремими ланцюжків атомів на території комплексу, що дозволяє електронам рухатися в тривимірному просторі.

"Цього фіолетовий бронзи, проте, природа в змову з метою обмежити цей зв'язок настільки, що електрони ефективно обмежується окремими ланцюгами і створюючи таким чином одновимірний світ всередині тривимірного комплексу. Завдання зараз полягає в знаходженні Так, наприклад, з використанням тиску або хімічної заміщення, підвищити здатність електронів стрибати між сусідніми ланцюгами і для вивчення еволюції спина і заряду держав, як тривимірний світ відновлюється протягом матеріалу ".