Den elektroniske Griffiths-fase i fysiske systemer i solid state

De fleste teorier om faststof- og blødstoffysik blev udviklet uafhængigt; dermed, nogle få fysiske begreber er anvendelige for begge. Nyere forskning, imidlertid, især en undersøgelse af Elbio Dagotto, fandt, at korrelerede elektroner i fysiske faststofsystemer nogle gange kan præsentere en rumligt inhomogen fase ledsaget af ekstraordinært langsom elektrondynamik, som ligner en fase observeret i blødt stof-systemer.

"Dette fænomen forårsager interessante virkninger, såsom kolossal magnetomodstand, og det forekommer også afgørende at forstå superledere ved høj temperatur, "Skrev Dagotto i sit papir. "Den spontane fremkomst af elektroniske strukturer i nanometerskala i overgangsmetaloxider, og eksistensen af ​​mange konkurrerende stater, er egenskaber ofte forbundet med komplekst stof, hvor ulineariteter dominerer, såsom bløde materialer og biologiske systemer."

Forskere ved Tokyo University of Science, University of Tokyo og Tohoku University har for nylig forsøgt at bedre forstå de forhold, der kan muliggøre denne usædvanlige adfærd i faststofsystemer. Deres papir, udgivet i Fysiske anmeldelsesbreve , viser, at når visse betingelser er opfyldt, elektronerne i et organisk Mott-overgangssystem svinger meget langsomt, hvilket kunne forklares ved forekomsten af, hvad de refererer til som den "elektroniske Griffiths fase."

"Som Dagotto understregede, det bløde stofs adfærd i korrelerede elektroner er meget sandsynligt ansvarlig for kolossale reaktioner (f.eks. kolossal magnetoresistens) og er relateret til høj-T _c fysik, "Riku Yamamoto, en af ​​forskerne, der gennemførte undersøgelsen, fortalte Phys.org. "På trods af dets betydning, imidlertid, meget få systematiske eksperimentelle undersøgelser er blevet udført for at undersøge mekanismen, hvorfor korrelerede elektroner viser blødt stofs adfærd i fast stof."

Yamamoto og hans kolleger observerede elektroners adfærd i et Mott-overgangssystem ved hjælp af nuklear magnetisk resonans (NMR), som i øjeblikket er en af ​​de mest effektive metoder til at detektere ekstremt langsom elektrondynamik. Deres eksperimenter gjorde det muligt for dem at identificere de forhold, hvorunder korrelerede elektroner i systemet udviser ekstrem langsom dynamik, som er et almindeligt kendetegn ved blødt stof.

"Vi demonstrerede, at den bløde stof-adfærd (ekstremt langsom elektrondynamik) kun realiseres, når følgende to faktorer er opfyldt samtidigt:i) det elektroniske system er lige på metal/Mott-isolator-grænsen og ii) systemet er underlagt til slukket lidelse, "Yamamoto forklarede." Dette fund tyder stærkt på, at adfærden i blødt stof forklares ved begrebet 'elektronisk Griffiths-fase'. "

Den nylige undersøgelse foretaget af Yamamoto og hans kolleger kaster lidt lys over dynamikken bag den bløde stoflignende adfærd, som Dagotto og andre fysikere tidligere observerede i faststofsystemer. Det giver også værdifuld indsigt om fysikken i stærkt korrelerede elektronsystemer, såsom high-Tc cuprates og CMR-manganitter.

Forskerne forklarede elektronernes bløde stoflignende opførsel i Mott-overgangssystemet, de undersøgte, ved at antyde, at det gennemgår det, der er kendt som den 'elektroniske Griffiths-fase." I fremtiden, deres arbejde kan tilskynde til flere undersøgelser, der fusionerer fysik i fast tilstand og blødt stof, to forskningsområder, der ofte betragtes isoleret.

"Det elektroniske Griffiths-scenarie kan være et nøglekoncept til at forstå den langsomme dynamik, der nogle gange observeres i korrelerede elektronsystemer, " sagde Yamamoto. "Selvom det, vi demonstrerede i dette arbejde, er, at dette scenarie er realiseret i et bestemt organisk system, vi mener, at dette koncept kan anvendes på en lang række af korrelerede elektronmaterialer såsom cuprater og manganitter. Vi vil gerne demonstrere det i fremtiden."

© 2020 Science X Network