I fisici della Rutgers hanno scoperto che gli elettroni in alcuni composti metallici possono "aumentare di peso" vicino allo zero assoluto, offrendo nuove informazioni sul comportamento degli elettroni nei materiali.

I risultati, pubblicati sulla rivista Nature Physics, potrebbero avere implicazioni per lo sviluppo di nuovi dispositivi e materiali elettronici.

"Di solito si pensa che gli elettroni siano particelle prive di massa, ma in alcuni materiali possono comportarsi come se avessero massa", ha detto l'autore principale dello studio Johannes Gooth, ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia della Rutgers University-New Brunswick. "Abbiamo scoperto che in una classe specifica di materiali chiamati strutture metallo-organiche (MOF), gli elettroni possono aumentare di peso vicino allo zero assoluto a causa delle interazioni con le molecole circostanti."

I MOF sono una classe di materiali porosi costituiti da ioni metallici collegati da molecole organiche. Hanno una vasta gamma di potenziali applicazioni, tra cui lo stoccaggio di gas, la catalisi e la somministrazione di farmaci.

Nello studio, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata microscopia a effetto tunnel per misurare la massa effettiva degli elettroni in un MOF chiamato Cu3(BTC)2. Hanno scoperto che la massa effettiva degli elettroni nel MOF aumenta di un fattore di circa 10 vicino allo zero assoluto.

"Si tratta di un cambiamento molto significativo nella massa effettiva degli elettroni", ha affermato il coautore dello studio Fernando Camino, professore di fisica e astronomia alla Rutgers. "È la prima volta che un cambiamento così grande nella massa effettiva degli elettroni è stato osservato in un MOF."

I ricercatori ritengono che l’aumento della massa effettiva degli elettroni nel Cu3(BTC)2 sia dovuto alle interazioni tra gli elettroni e le molecole del MOF. A basse temperature, le molecole del MOF vibrano meno, il che consente agli elettroni di interagire con loro in modo più forte. Questa interazione porta ad un aumento della massa effettiva degli elettroni.

"I nostri risultati forniscono nuove informazioni sul comportamento degli elettroni nei materiali", ha affermato Gooth. "Ciò potrebbe avere implicazioni per lo sviluppo di nuovi dispositivi e materiali elettronici."