Ученые объяснили странное «поведение» проводника, который на самом деле изолятор

Ученые объяснили странное «поведение» проводника, который на самом деле изолятор. До сих пор дисульфид тантала оставался загадкой. Согласно теории, это неорганическое соединение обладает свойствами проводника, но на практике он проявлял себя как изолятор. Об этом пишет журнал Nature Communications.

Исследователи из Центра материаловедения в университете RIKEN использовали туннельный микроскоп, чтобы изучить свойства и структуру материала. Давно известно, что кристаллические материалы должны быть хорошими проводниками, если они имеют нечетное число электронов в каждой повторяющейся ячейке структуры, и могут быть плохими проводниками, когда это число четное. Тем не менее, иногда эта формула не работает. Например, в случае изоляторов Мотта, названных так в честь физика Невилла Мотта. Согласно его теории, когда в структуре наблюдается сильное отталкивание между электронами, они становятся «локализованными» — другими словами, парализованными, и как следствие, они не способны свободно перемещаться и создавать электрический ток. Существуют также ситуации, когда электроны в разных слоях трехмерной структуры могут взаимодействовать, создавая пары с двухслойной структурой с четным числом электронов. Ранее было высказано предположение, что такое «спаривание» электронов пересмотрело бы само понятие «изолятор», сделав ненужным использование «пятнистости» в качестве объяснения.

Исследовательская группа рассмотрела дисульфид тантала, материал с 13 электронами в каждой повторяющейся структуре, который, следовательно, должен быть проводником. Однако это не так, и возникли разногласия по поводу того, вызвано ли это свойство его эффектом (или свойством) диэлектриков Мотта или структурой сопряжения.

Чтобы выполнить исследование, исследователи создали кристаллы дисульфида тантала, а затем расщепили кристаллы в вакууме, чтобы выявить ультрачистые поверхности, которые они затем исследовали при температуре, близкой к абсолютному нулю, с помощью метода, известного как сканирующая туннельная микроскопия. Результаты показали, что в случае дисульфида тантала действительно было сопряжение слоев, которые эффективно организовали электроны в пары. Иногда кристаллы расщепляются между парами слоев, а иногда через пару. Ученые выполнили спектроскопию как парных, так и непарных слоев и обнаружили, что даже непарные изолируют, оставляя «пятнистость» единственным объяснением.

По словам Кристофера Батлера, первого автора исследования: «Точная природа изолирующего состояния и фазовых переходов в дисульфиде тантала была давней загадкой, и было очень интересно обнаружить, что Mottness играет в этом ключевую роль, если не считать сопряжения слоев. Это потому, что теоретики подозревают, что состояние Мотта могло бы подготовить почву для интересной фазы материи, известной как квантовая спиновая жидкость».

Тетсуо Ханагури, который возглавлял исследовательскую группу, рассказал: «Вопрос о том, что заставляет этот материал перемещаться между изоляцией и проводящей фазой, давно был загадкой для физиков, и я очень доволен, что мы смогли внести вклад в решение этой головоломки. Будущая работа может помочь нам найти новые интересные и полезные явления, возникающие у диэлектриков Мотта, такие как высокотемпературная сверхпроводимость ».


Читайте также:

— Суперкомпьютеры по всей Европе взломали и майнили криптовалюту

Астрономы описали эксцентричный горячий Нептун. Он в семь раз тяжелее Земли

Китайские ученые создали жидкий металл, как в фильме «Терминатор-2»

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Юпитер оказался не таким, как считали ученые: открытие опровергает гипотезу о гиганте
Космос
Физики придумали, как найти новые измерения в пространстве
Наука
Посмотрите на первое фото кометы C/2024 G3 в России: она прилетает раз в 160 000 лет
Космос
Ученые нашли необычные частицы: их поведение невозможно объяснить обычной физикой
Наука
Байден запретит поставки ИИ-чипов в Россию: что ответила NVIDIA
Новости
300 млрд киловатт-часов: Китай строит крупнейшую в мире гидроэлектростанцию
Новости
Парниковые газы предложили хранить в стенах домов для борьбы с изменением климата
Наука
Ученые разгадали тайну, как древние птерозавры поднялись в воздух
Наука
Эксперимент показал, что фотоны света могут вести себя как частицы темной материи
Наука
ИИ создал крупнейшую базу данных фотографий северного сияния
Наука
Молекулы РНК превратили в «фонарики», чтобы отслеживать их работу в клетке
Наука
Европейский зонд показал северный полюс Меркурия в рекордных деталях
Космос
Посмотрите, как изменится внешний вид людей через 30 лет  
Наука
Посмотрите на первые фото Tesla Model Y без камуфляжа  
Новости
«Тостер» для смартфона обновляет зарядку гаджета за секунды
Новости
Гаджет, который научился читать мысли человека, показали на CES 2025
Новости
Эта камера будет снимать на Луне: Nikon представила прототип на CES 2025  
Новости
Ярчайший гамма-всплеск в истории связали с теорией струн и темной материей  
Новости
Наука в фокусе: кто и зачем делает научно-популярные видеоблоги в России
Кейсы
Telegram раскрыл данные о 2000 пользователях в после ареста Дурова
Новости