Οι φυσικοί δείχνουν τις αληθινές λωρίδες του μεταλλικού οξειδίου Trilayer

Οι φυσικοί του Πανεπιστημίου Johannes Gutenberg Mainz (JGU) και το Ινστιτούτο Max Planck για την Έρευνα Πολυμερών (MPI-P) στο Mainz έχουν ανακαλύψει τις λεγόμενες "αληθινές λωρίδες" σε ένα μεταλλικό οξείδιο του τριλοσίου. Η φάση της λωρίδας που παρατηρείται από την ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Jeroen van den Brink προέρχεται από καθαρά ηλεκτρονικές αλληλεπιδράσεις και δεν συνδέεται με καμία μορφή παραμόρφωσης πλέγματος. Αυτή είναι μια αξιοσημείωτη ανακάλυψη που αναθεωρεί την τρέχουσα θεωρητική άποψη για το θέμα. Οι "αληθινές λωρίδες" βρέθηκαν σε νικελικά (οξείδια νικελίου), τα οποία είναι έντονα συσχετισμένα υλικά αυξανόμενης τεχνολογικής σημασίας. Τα αποτελέσματα της έρευνας έχουν δημοσιευθεί στο διάσημο επιστημονικό περιοδικό Nature Physics.

Η φάση λωρίδας είναι ένας τύπος ηλεκτρονικής παραγγελίας που σχηματίζεται αυθόρμητα υπό ορισμένες συνθήκες σε έντονα συσχετισμένα υλικά. Σε αυτά τα υλικά, η αλληλεπίδραση μεταξύ των ηλεκτρονίων είναι τόσο ισχυρή που τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν πλέον να θεωρηθούν ως ανεξάρτητα σωματίδια. Αυτό οδηγεί στην εμφάνιση σύνθετων ηλεκτρονικών ιδιοτήτων, όπως η κολοσσιαία μαγνητοεπισόρηση και η υπεραγωγιμότητα υψηλής θερμοκρασίας.

Οι λωρίδες αποτελούνται από εναλλασσόμενες λωρίδες υψηλής και χαμηλής πυκνότητας ηλεκτρονίων. Έχουν παρατηρηθεί σε διάφορα υλικά, συμπεριλαμβανομένων των Cuprates (οξείδια του χαλκού) και των νικελίων (οξείδια του νικελίου). Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι λωρίδες συνοδεύονται από παραμόρφωση πλέγματος, πράγμα που σημαίνει ότι διαμορφώνεται επίσης το κρυσταλλικό πλέγμα του υλικού. Αυτή η παραμόρφωση του πλέγματος είναι συνήθως αποτέλεσμα της ισχυρής σύζευξης ηλεκτρονίων-φωνών σε αυτά τα υλικά.

Στο Cuprates, οι λωρίδες βρέθηκαν να καρφωθούν σε μια διαμόρφωση πλέγματος, οδηγώντας σε λεγόμενες "λωρίδες φόρτισης". Σε ορισμένες νικηφόρους, ωστόσο, υπάρχουν λωρίδες στην πλήρη απουσία παραμόρφωσης του πλέγματος και επομένως αναφέρονται ως "αληθινές λωρίδες". Τέτοιες αληθινές λωρίδες είναι πολύ λιγότερο συχνές και η μικροσκοπική τους προέλευση εξακολουθεί να είναι ελάχιστα κατανοητή.

Η ανακάλυψη των αληθινών λωρίδων από την ερευνητική ομάδα του Jeroen Van Den Brink σε ένα νικελικό Trilayer είναι μια σημαντική πρόοδος στην κατανόησή μας για αυτά τα μυστηριώδη ηλεκτρονικά φαινόμενα. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα συνδυασμό θεωρητικών μοντελοποίησης και προηγμένων αριθμητικών προσομοιώσεων για να προσδιορίσουν τις συνθήκες υπό τις οποίες σχηματίζονται αληθινές λωρίδες σε αυτό το υλικό.

Τα θεωρητικά αποτελέσματα αποκαλύπτουν ότι η φάση της λωρίδας προέρχεται από την αλληλεπίδραση μεταξύ ισχυρών ηλεκτρονικών συσχετισμών και κβαντικών διακυμάνσεων. Υπό συγκεκριμένες συνθήκες, αυτοί οι παράγοντες μπορούν να οδηγήσουν σε αυθόρμητη ηλεκτρονική παραγγελία, οδηγώντας στο σχηματισμό αληθινών λωρίδων.

Η μελέτη των λωρίδων και άλλων ηλεκτρονικών παραγγελιών είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση της φυσικής των έντονα συσχετισμένων υλικών και για την ανάπτυξη νέων λειτουργικών συσκευών που βασίζονται σε αυτά τα υλικά. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την ερευνητική ομάδα στο Mainz παρέχουν σημαντικές γνώσεις σχετικά με τη φύση των αληθινών λωρίδων και ανοίγουν το δρόμο για περαιτέρω έρευνα σε αυτό το αναδυόμενο πεδίο φυσικής συμπυκνωμένης ύλης.