首次观测到电子漩涡

理论学家曾预测，电子能够像水分子般集体流动并产生涡流、湍流等流体现象。但现实是，电子在流经普通金属和半导体时，其动量和轨迹会受材料中杂质及原子振动影响，很难呈现流体状态。只有在特殊材料或特定条件下，电子间量子效应占主导地位，才能不受材料影响，表现出粘性流体行为。近日，一项发表在《自然》杂志上的研究，首次在新型量子材料二碲化钨（tungsten ditelluride, WTe₂）中观察到电子流体状态的标志——电子旋涡。

超纯净的金属化合物二碲化钨在单原子厚度时，其中电子会表现为流体而非粒子。因此，科学家在二维二碲化钨薄片和金薄片上，分别蚀刻出两个圆形腔室以及连通两侧腔室的中心通道。在-268.65℃的超低温下通电，利用纳米扫描超导量子干涉仪（SQUID）能观察到，作为对照组的金片中，电子流经通道时方向不会回转；而二碲化钨中，流经主干道的电子会旋动流入每侧腔室，并在其中形成小漩涡，而后反转方向流回主干道。这项研究第一次将电子涡旋可视化，加深了对电子流动行为的理解，有助于设计出电阻更小、功耗更低的设备。