Direkte observation af kohærens energiskala af Hunds metal

Stærkt korrelerede systemer er materialer, der udviser stærke vekselvirkninger mellem elektroner, en ejendom, der ikke er set i almindelige ledere eller isolatorer. Typiske eksempler omfatter metalisolatorovergange eller ukonventionel højtemperatursuperledning, hvor modstanden bliver nul ved høje temperaturer.

Der har været undersøgelser for at forklare denne stærke interaktion mellem elektroner og deres karakteristiske energiskalaer, men ingen direkte observation på sådanne energiskalaer gennem teori eller eksperimenter er blevet rapporteret. Til dette, POSTECH-IBS fælles forskerhold er lykkedes med direkte at observere udviklingen af ​​kohærensenergiskalaen for Hund's metal i dets elektroniske struktur og som et resultat, præcisering af princippet bag.

Det fælles forskerhold – bestående af professor Ji Hoon Shim og Dr. Bo Gyu Jang fra POSTECHs afdeling for kemi, og professor Changyoung Kim og Dr. Garam Han fra Center for Correlated Electron Systems ved Institute for Basic Science (IBS) - har opdaget, at kinkadfærden af ​​elektronisk båndstruktur af NiS _2-x Se _x , ændres i henhold til graden af ​​selen (Se) doping. Forskerne brugte vinkelopløst fotoemissionsspektroskopi (ARPES) til at verificere dette. Ved at bruge den første-principberegning, de beviste for første gang, at dette knæk skyldes Hundens kobling, og at det er forbundet med den karakteristiske sammenhængsenergiskala i materien. Disse forskningsresultater blev for nylig offentliggjort i Naturkommunikation.

Indtil nu, det unikke fænomen, der forekommer i stærkt korrelerede materialer, er sædvanligvis blevet forklaret af elektroninteraktionerne i enkeltbåndsmodellen. Imidlertid, de fleste materialer har multiband natur, og dette har begrænset forståelse for Hund's koblingseffekt, som bør tages i betragtning.

Forskerholdet kontrollerede intensiteten af ​​interaktionen mellem elektroner ved at kontrollere selen (Se) doping i NiS _2-x Se _x , en Hunds metal. Forskerne observerede udviklingen af ​​knækadfærd i den elektroniske struktur ved lave temperaturer og bekræftede, at denne knæk er direkte relateret til systemets kohærenstemperaturskala, undertrykt af Hundens kobling.

Denne undersøgelse foreslår, at det traditionelle billede, der studeres baseret på en enkeltbåndsmodel, bør modificeres i multibåndssystemer, hvor Hund's kobling spiller en vigtig rolle. Det vækker opmærksomhed i akademiske kredse for dets direkte observation af et stofs karakteristiske energiskala gennem dets elektroniske struktur ved lave temperaturer.