Fysikere viser trelags metaloxids sande striber

Fysikere ved Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) og Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) i Mainz har opdaget såkaldte "sande striber" i et trelags metaloxid. Den stribefase, der observeres af forskerholdet ledet af professor Jeroen van den Brink, stammer fra rent elektroniske interaktioner og er ikke forbundet med nogen form for gitterforvrængning. Dette er en bemærkelsesværdig opdagelse, der reviderer det nuværende teoretiske syn på emnet. De "ægte striber" blev fundet i nikkelater (nikkeloxider), som er stærkt korrelerede materialer af stigende teknologisk betydning. Forskningsresultaterne er publiceret i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Nature Physics.

Stribefasen er en form for elektronisk bestilling, der spontant dannes under visse forhold i stærkt korrelerede materialer. I disse materialer er interaktionen mellem elektroner så stærk, at elektronerne ikke længere kan betragtes som selvstændige partikler. Dette fører til fremkomsten af ​​komplekse elektroniske egenskaber, såsom kolossal magnetoresistens og høj-temperatur superledning.

Striber består af vekslende striber med høj og lav elektrontæthed. De er blevet observeret i flere materialer, herunder cuprater (kobberoxider) og nikkelater (nikkeloxider). I de fleste tilfælde er striberne ledsaget af en gitterforvrængning, hvilket betyder, at materialets krystalgitter også moduleres. Denne gitterforvrængning er normalt et resultat af den stærke elektron-fonon-kobling i disse materialer.

Hos cuprates viste det sig, at striberne var fastgjort til en gittermodulation, hvilket førte til såkaldte "charge-gitterstriber". I nogle nikkelater eksisterer der dog striber i fuldstændig fravær af gitterforvrængning og omtales derfor som "ægte striber". Sådanne ægte striber er meget mindre almindelige, og deres mikroskopiske oprindelse er stadig dårligt forstået.

Opdagelsen af ​​ægte striber af Jeroen van den Brinks forskerhold i et trelags nikkelat er et væsentligt fremskridt i vores forståelse af disse mystiske elektroniske fænomener. Forskerne brugte en kombination af teoretisk modellering og avancerede numeriske simuleringer til at identificere de forhold, hvorunder ægte striber dannes i dette materiale.

De teoretiske resultater afslører, at stribefasen stammer fra samspillet mellem stærke elektroniske korrelationer og kvanteudsving. Under specifikke forhold kan disse faktorer give anledning til en spontan elektronisk bestilling, hvilket fører til dannelsen af ​​ægte striber.

Studiet af striber og andre elektroniske ordrer er afgørende for at forstå fysikken i stærkt korrelerede materialer og for udviklingen af ​​nye funktionelle enheder baseret på disse materialer. Resultaterne opnået af forskerholdet i Mainz giver vigtig indsigt i naturen af ​​sande striber og baner vejen for yderligere forskning inden for dette spirende felt af kondenseret stofs fysik.