Изолятор Мотта демонстрирует резкую реакцию на инъекцию электронов

Изоляторы Мотта (Моттовские диэлектрики) — это кристаллические вещества с диэлектрическими свойствами.

0 311

В открытии, которое даст теоретикам много поводов для размышлений, ученые наблюдали неожиданный отклик в экзотическом материале, известном как изолятор Мотта, когда они вводили в него электроны. Это наблюдение обещает дать физикам новое представление о таких материалах, которые тесно связаны с высокотемпературными сверхпроводниками.

Ни кремний, ни изолятор Мотта не проводят электричество – но по совершенно разным причинам. В кремнии прочно связаны с атомами и требуют много энергии, чтобы стать подвижными электронами для проводимости. Напротив, в изоляторе Мотта электроны не могут быть сильно связаны с атомами, но их движение вместо этого сдерживается их взаимным отталкиванием.

Возникновение состояния Мотта в результате взаимодействия между электронами приводит к необычным свойствам.

«Небольшой избыток или недостаток электронов в изоляторе Мотта может привести к высокотемпературной сверхпроводимости, которая может иметь огромное практическое значение в будущем», – говорит Кристофер Батлер из Центра изучения новых материалов RIKEN (CEMS). «В дисульфиде тантала, изолирующем Мотта, локализованы не на каждом атоме, а на гребнях уже существующей « зарядовой плотности». Поскольку волна плотности заряда довольно хрупкая, состояние Мотта можно легко настроить».

Но чтобы использовать потенциал этого изолирующего состояния Мотта и плотности заряда, в которых оно находится, ученым необходимо лучше понять физику, связывающую их.

Для этого исследователи добавили избыточные к изолятору Мотта с помощью острия сканирующего туннельного микроскопа и наблюдали удивительный отклик – туннельные спектры показали резкие всплески, отчетливое состояние, которое вызвало колебания в ионной решетке.

Традиционная теоретическая модель изоляторов Мотта предсказывает, что спектр должен быть гладким. «Было очень удивительно, что мы увидели такие резкие всплески в наших измерениях с помощью туннельной спектроскопии», – говорит Батлер. «Они могут указывать на то, что происходит что-то, выходящее за рамки обычной теории».

Исследователи отмечают, что некоторые теоретические расчеты действительно предсказывают резкие всплески, аналогичные тем, которые наблюдались, но они включают частицы, подобные квазичастицам, что является спорным, поскольку считается, что они не существуют в настоящих изоляторах Мотта.

«У этого наблюдения есть конкурирующие объяснения, которые менее спорны», – говорит Кристофер Батлер. «Но если в конечном итоге окажется, что результаты расчетов, указывающие на существование квазичастиц, верны, это может пошатнуть теоретические представления об изоляторах Мотта».

Исследование было опубликовано в Physical Review X.

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x