Era sempre stato previsto, ma mai osservato. Ecco però che i fisici del MIT e del Weizmann Institute of Science sono riusciti a vedere vortici di fluido elettronico. Si tratta della prima osservazione di elettroni fluiti in vortici. Questi sono i tratti che contraddistinguono il flusso idrodinamico. Ora è chiaro che gli elettroni si comportino come un fluido e non come singole particelle.

Già nel 2017 Leonid Levitov, professore di fisica al MIT, e il suo team dell’Università di Manchester avevano scoperto che gli elettroni hanno un comportamento simile a fluidi nel grafene. Tale novità portò Levitov alla ricerca di altri fenomeni di fluido elettronico. Ecco che nel nuovo studio i fisici hanno provato a visualizzare i vortici di elettroni. Per riuscire nell’intento la squadra ha usato ditellururo di tungsteno (WTe2), un nuovo materiale quantistico. Esso permette agli elettroni di interagire fortemente e di comportarsi come onde quantistiche.

Dopo si sono utilizzate una litografia e-beam e tecniche di incisione al plasma, poi infine hanno fatto corrente a temperature ultrabasse di 4,5 kelvin. Successivamente hanno usato un dispositivo a scansione su scala nanometrica (SQUID) su una punta. Esso ha permesso di vedere il flusso di elettroni. Gli elettroni hanno fluito tramite canali modellati in scaglie d’oro senza invertire direzione. Gli elettroni con il ditellururo di tungsteno invece scorrevano attraverso il canale poi ruotando in ciascuna camera laterale. In pratica, gli elettroni hanno realizzato piccoli vortici in ogni camera prima di ritornare a fluire nel canale principale.

 

Abbiamo osservato un cambiamento nella direzione del flusso nelle camere, dove la direzione del flusso ha invertito la direzione rispetto a quella nella striscia centrale. Questa è una cosa molto sorprendente, ed è la stessa fisica di quella dei fluidi ordinari, ma accade con elettroni su scala nanometrica. Questo è un chiaro segno che gli elettroni sono in un regime simile a un fluido.

Leonid Levitov, professore di fisica al MIT