 Псевдозазор - состояние, которое характеризуется частичным разрывом и потерей когерентности в электронных возбуждениях, было связано со многими необычными физическими явлениями в различных материалах, начиная от холодных атомов в до колоссальных магниторезистивных оксидов марганца в высокотемпературных сверхпроводниках оксида меди. Его природа, однако, остается спорной из-за сложности этих материалов и трудности в их изучении.
Объединив различные экспериментальные методы и теории, группа во главе с исследователями в Департаментом энергетики национальной лаборатории Аргонны получила уникальную информацию о природе псевдозазорного состояния в каноническом материале волны плотности заряда.
Обычно атомы металла образуют решетку. При определенных обстоятельствах, электроны в некоторых из этих атомов могут скапливаться более плотно в некоторых областях, образуя так называемую волну плотности заряда. Исследователи обнаружили, что диселенид ниобия отображает ближнюю плотность заряда порядка волн и псевдощелевое поведение на больших интервалах температур и легировании.
«Это имеет огромное влияние на свойства материала», сказал физик Стефан Розенкранц физик, который совместно возглавлял исследование.
Наличие волн плотности заряда также было связано с явлениями в материалах, которые имеют сверхпроводимость и проводимость электричества без потерь в чрезвычайно низких температурах, и характеризуются колоссальным магнетосопротивлением, изменяя электрическое сопротивление в присутствии магнитного поля. Оба свойства делают их очень полезными в электронике и технологиях. Поскольку физика этих поведений может повлиять на работу этих очень полезных материалов, ученые заинтересовались их более полным пониманием.
Ученые исследовали явление в простом соединении под названием ниобий диселенида, который отображает порядок волн плотности заряда вблизи температуры, при которой работают сверхпроводники (около минус 280 градусов по Фаренгейту). В нормальных условиях, волна плотности заряда появляется в виде длинных, равномерных рядов.
Но когда исследователи увеличили температуру или смешали с атомами других материалов - - волны плотности заряда стало менее упорядоченными. Ранее длинные, равномерные волны разбивались на небольшие ниши локально вполне упорядоченных ВЗП, со случайными фазами между волнами в разных нишах. Этот эффект не был ранее виден в других исследованиях потому, что исследования просматривали средний порядок через материал, который компенсируется изменением фазы.
При увеличении температуры или допинге, материал также потерял ранее присутствующие когерентных электронные возбуждения и отобразил энергетическую щель через широкий диапазон температур. Это похоже на поведение в таинственном «псевдозазорном» состоянии, наблюдаемом в высокотемпературных сверхпроводниках.
«Понимание физических свойств, лежащих в основе этих явлений в относительно несложной системе, такой как диселенида ниобия, помогает нам пролить свет на явления, наблюдаемые в более сложных материалах», сказал Розенкранц.
Исследователи измерили эффекты, используя сканирующую туннельную микроскопию и угловую фотоэмиссию, а также рентгеновское рассеяние, используя пучки 11-ID-D и 6-ID -D.
|
