Закон Ома проверили на микроскопическом уровне

Впервые проведено непосредственное измерение скорости электронов в электропроводящем материале с использованием метода электронного спинового резонанса (ESR).

В ходе эксперимента по измерению скорости электронов, проводимого доктором Ноэмом Капланом (Noam Kaplan) из Еврейского университета в Иерусалиме совместно с коллегами из немецкого университета в Карслруэ (Karlsruhe University), токопроводящий образец помещался в магнитное поле, изменяющееся в пространстве.

Исследователи применили метод, хорошо известный в медицине, – его используют, к примеру, при измерении потока крови на основе метода ядерного магнитного резонанса. По аналогии с методом ЯМР движение электронов вызвало смещение фазы импульсных сигналов ESR, что позволило определить скорость дрейфа электронов или, соответственно, электронного потока.

#gallery#

Техническая проблема заключалась в том, что электроны имеют тенденцию очень быстро перемешиваться. Чтобы это преодолеть, в качестве токонесущего элемента использовался кристалл органического проводника (флуорантен)₂PF₆, для которого время релаксации спина электрона составляет несколько микросекунд в отличие от большинства материалов, в которых эта величина составляет несколько наносекунд.

При измерении скорости дрейфа в исследуемом образце закон Ома выполнялся на микроскопическом уровне в диапазоне токов +-0,25 A, что, по мнению ученых, вполне закономерно.