Forskere observerer ladningsstribet krystalfase i en isolerende kopat

Forskere fra Boston College og Brookhaven National Laboratory er lykkedes med at ændre et cuprate højtemperatur superledermateriale til en isolerende tilstand, hvor de fandt en eksotisk flydende krystalfase.

Observationen af ​​en såkaldt "ladestribet" krystalfase var den første af sin art i cupratet, del af en materialeklasse kaldet Mott -isolatorer, oplyser holdet i dag i journalen Naturmaterialer .

Fraværet af gratis ladningsbærere betegner materialet som "udopet". Dopingsprocessen introducerer ladningsbærere, og teoretikere har fastslået, at når de dopes, en kopat ville se ladningsbærerne bestille og danne flydende krystalfaser præget af periodiske "ladestribede" mønstre. Sådanne mønstre er hidtil kun blevet eksperimentelt observeret i den superledende tilstand, sagde hovedforfatter Boston College assisterende professor i fysik Iilja Zeljkovic.

Zeljkovic og teamet, som omfattede medlemmer af hans laboratorium, Boston College professor i fysik Ziqiang Wang, og forskere fra Brookhaven National Laboratory i New York, brugte en ny metode til at fremkalde ladningsordren i isolerende tilstand, de rapporterer i artiklen, med titlen "Charge-Stripe Crystal Phase in a Isolating Cuprate."

Teamet anvendte en metode til overfladeglødning, en hovedbehandling, der bruges til at ændre metals fysiske og kemiske egenskaber, Sagde Zeljkovic. Processen tillod teamet at udvide det tilgængelige dopingområde i cupratet, består af vismut, strontium, kalk, kobber og ilt.

Adgang til nye områder af materialet, holdet opnåede en "let dopet, ladningsoverførsel isolator tilstand, "Sagde Zeljkovic.

Holdet analyserede isoleringstilstanden på atomniveau ved hjælp af scanningstunnelmikroskopi og spektroskopi ved flydende heliumtemperaturer.

"Vores målinger afslører fremkomsten af ​​en ensrettet ladningsstrimmel med en bølgelængde på præcis 4 atomgitterkonstanter, "Zeljkovic sagde." Vores data beviser også, at letdopede cuprater har en tendens til at danne striber over den tovejs 'skakbræt' rækkefølge, og dermed løses den mangeårige kontrovers på området, der ikke kunne løses ved hjælp af de eksisterende data om højere dopede prøver. "

Zeljkovic sagde, at han og hans kolleger derefter gerne vil undersøge forholdet mellem den observerede ladningsordnede fase og de ladningsordnede faser observeret i superledende tilstand.

Opdagelsen rejser spørgsmålet om, hvorvidt "spin" af ladningsbærere også beordrer periodiske mønstre, danner såkaldte spin-density bølger, Sagde Zeljkovic.