Фундаментальный феномен твердого тела раскрыт: универсальное поведение обнаружено при переходе Мотта металл-изолятор

Согласно предсказанию сэра Невилла Фрэнсиса Мотта в 1937 году, взаимное отталкивание заряженных электронов, ответственных за перенос электрического тока, может вызвать переход металл-изолятор. Однако, вопреки распространенному мнению учебников, согласно которому фазовый переход определяется исключительно электронами, именно взаимодействие электронов с атомной решеткой твердого тела является определяющим фактором. Об этом исследователи сообщили в свежем выпуске журнала "Science Advances".Исследовательской группе, возглавляемой профессором Майклом Лангом из Физического института Франкфуртского университета Гете, удалось сделать открытие с помощью самодельного прибора, который является уникальным во всем мире.

Он позволяет измерять изменения длины при низких температурах и переменном внешнем давлении с чрезвычайно высоким разрешением. Таким образом, впервые удалось экспериментально доказать, что не только электроны играют существенную роль в фазовом переходе, но и атомная решетка — каркас твердого тела.«Эти экспериментальные результаты ознаменуют смену парадигмы в нашем понимании одного из ключевых явлений современных исследований конденсированных сред», — говорит профессор Ланг. Переход Мотта металл-изолятор связан с необычными явлениями, такими как высокотемпературная сверхпроводимость в материалах на основе оксида меди.

Они предлагают огромный потенциал для будущих технических приложений.Теоретический анализ экспериментальных результатов основан на фундаментальном представлении о том, что многие частицы в системе, близкой к фазовому переходу, не только взаимодействуют со своими ближайшими соседями, но и «общаются» на больших расстояниях со всеми другими частицами. Как следствие, важны только общие аспекты, такие как симметрия системы.

Таким образом, идентификация таких универсальных свойств является ключом к пониманию фазовых переходов.«Эти новые идеи открывают совершенно новую перспективу перехода Мотта металл-изолятор и позволяют более сложное теоретическое моделирование фазового перехода», — объясняет д-р Маркус Гарст, старший преподаватель Института теоретической физики Технического университета Дрездена.

Исследования финансировались Немецким исследовательским фондом в рамках Центра совместных исследований / Transregio «Системы конденсированных сред с переменными взаимодействиями многих тел» под руководством профессора Михаэля Ланга.


Портал обо всем