Forskere afslører et undvigende magnetisk signal i atomskala i en Mott-isolator

Undersøgelse af egenskaberne af en Mott isolator, et team af forskere fra Boston College, MIT, og U.C. Santa Barbara har afsløret et undvigende magnetisk signal i atomskala i det unikke materiale, når det går fra isolator til et metal, holdet rapporterede for nylig i journalen Naturfysik .

Arbejde med en forbindelse i klassen af ​​materialer kendt som Mott-isolatorer, holdet brugte spin-polariserende scanning tunneling mikroskopi (SP-STM) til at detaljere på atomniveau den underliggende fysik af et eksempel på disse isolatorer, som kan manipuleres til en metallisk tilstand gennem tilføjelse af en elektronisk ladning, en proces kaldet doping, sagde Boston College assisterende professor i fysik Ilija Zeljkovic, en hovedforfatter af rapporten.

En Mott-isolator er karakteriseret ved lokalisering af elektroner på grund af stærke elektron-elektron-interaktioner, og det er typisk ledsaget af magnetisk bestilling, Zelkjovic forklarede. I dette tilfælde, holdet udviklede og studerede overfladen af ​​Mott isolator strontium iridate, et oxid, i form af enkeltkrystaller.

I mange komplekse oxider, magnetisk orden er indlejret i et rumligt inhomogent landskab af andre faser, han sagde. Holdet søgte at udføre målinger på enkelt atom-længde skalaer, med både ladnings- og spinfølsomhed for fuldt ud at forstå den underliggende fysik, en procedure, der endnu ikke var opnået i noget komplekst oxid.

Ved at anvende spin-polariserende scanning tunneling mikroskopi (SP-STM), Zeljkovic og hans kolleger rapporterer, at holdet var i stand til at udføre dette eksperiment for første gang. Målingerne hjælper med at forstå, hvordan en antiferromagnetisk Mott-isolator udvikler sig med ladningsbærer-doping, som har undret videnskabsmænd siden opdagelsen af ​​prototypiske dopede Mott-isolatorer, som er kobberoxid højtemperatur superledere, sagde Zeljkovic.

Ved at spore dens udvikling med ladningsbærer-doping, forskerne opdagede, at med lavt dopingniveau, den homogene antiferromagnetiske orden af ​​materialets elektroner smelter til en fragmenteret, "plet" antiferromagnetisk rækkefølge nær overgangen isolator-til-metal, holdet rapporterede.

Zeljkovic sagde, at resultaterne fremmer forståelsen af ​​de unikke egenskaber ved Mott-isolatorer, og også etablere SP-STM som et kraftfuldt værktøj, der er i stand til at afsløre information i atomare skala i komplekse oxider.