Дисульфид тантала-это загадочный материал. В соответствии с теорией учебника, следует проводящего металла, но в реальном мире он действует как изолятор. Используя сканирующий туннельный микроскоп, исследователи из Центра РИКЕН для развития наук о материалах заняли высокое разрешение взглянуть на структуру материала, и объясняет, почему он демонстрирует это нелогично поведение. Давно известно, что кристаллические материалы должны быть хорошими проводниками, когда они имеют нечетное число электронов в каждом повторении клеточной структуры, но могут быть плохими проводниками, когда их количество четно. Однако, порой эта формула не работает, с одного дела «Mottness,» свойства на основе работы сэр Невилл Мотт. Согласно этой теории, когда существует сильное отталкивание между электронами в структуре, приводит электроны, чтобы стать «локализованные» — парализована другими словами-будучи не в состоянии свободно передвигаться, чтобы создать электрический ток. Что делает ситуацию сложнее, что бывают случаи, когда электронов в различных слоях 3-D структуры могут взаимодействовать, на пары, чтобы создать структуру бислоя с четным числом электронов. Ранее было высказано предположение, что это «спаривания» электронов позволит восстановить понимание учебник изолятора, делая ненужным ссылаться на «Mottness» в качестве объяснения.
Для текущего исследования, опубликованные в Nature коммуникаций, исследовательская группа решила посмотреть на дисульфид тантала, материал с 13 электронов в каждом повторяя структуру, которая, следовательно, должна быть проводником. Однако, это не так, и возникли споры по поводу того, это свойство обусловлено его «Mottness» или структурой спаривания.
Чтобы выполнить исследования, ученым удалось получить кристаллы дисульфида тантала, а затем отколотые кристаллы в вакууме, чтобы раскрыть ультра-чистых поверхностей, которые они затем осмотрела, при температуре, близкой к абсолютному нулю — метод, известный как сканирующая туннельная микроскопия — метод привлечения крошечный и чрезвычайно чувствительны металлический наконечник, который может чувствовать, где электроны в материале, и степень их проведение поведения, с помощью туннельного эффекта. Их результаты показали, что действительно существует штабелирования слоев, которые эффективно организовать их на пары. Иногда кристаллы расщепляются между парами слоев, а иногда и через пару, разбив его. Они выполняли спектроскопии на обоих парных и непарных слоев и обнаружили, что даже непарные являются изолирующими, не оставляя Mottness как единственное объяснение.
По словам Кристофера Батлера, первого автора исследования, «точный характер изоляционного состояния и фазовые переходы в дисульфида тантала были давние тайны, и это было очень интересно, что Mottness является ключевым игроком, помимо сопряжения слоев. Это потому, что теоретики подозревают, что государство Мотта может создать предпосылки для интересной фазе вещества, известного как квантовая спиновая жидкость».
Тецуо Hanaguri, который возглавлял исследовательскую группу, сказал: «вопрос, что делает этот материал перемещаться между изолирующей проведения этапов уже давно является загадкой для физиков, и я очень доволен, нам удалось поставить новый кусок в головоломку. Будущая работа может помочь нам найти новые интересные и полезные явления, возникающие из Mottness, таких как высокотемпературная сверхпроводимость».
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!