Sterk gecorreleerde systemen zijn materialen die sterke interacties vertonen tussen elektronen, een eigenschap ongezien in gewone geleiders of isolatoren. Typische voorbeelden zijn metaal-isolatorovergangen of onconventionele supergeleiding bij hoge temperaturen waarbij de weerstand nul wordt bij hoge temperaturen.

Er zijn studies geweest om deze sterke interactie tussen elektronen en hun karakteristieke energieschalen te verklaren, maar er is geen directe waarneming op dergelijke energieschalen door middel van theorie of experimenten gerapporteerd. hieraan, het gezamenlijke onderzoeksteam van POSTECH-IBS is erin geslaagd om de evolutie van de coherentie-energieschaal van het Hund's metaal in zijn elektronische structuur direct te observeren en als resultaat, het achterliggende principe verduidelijken.

Het gezamenlijke onderzoeksteam, bestaande uit professor Ji Hoon Shim en Dr. Bo Gyu Jang van de afdeling Chemie van POSTECH, en professor Changyoung Kim en Dr. Garam Han van het Center for Correlated Electron Systems aan het Institute for Basic Science (IBS) - hebben ontdekt dat het knikgedrag van de elektronische bandstructuur van NiS _2-x Se _x , verandert afhankelijk van de mate van selenium (Se) doping. De onderzoekers gebruikten hoek-opgeloste foto-emissiespectroscopie (ARPES) om dit te verifiëren. Met behulp van de eerste-principeberekening, ze bewezen voor het eerst dat deze knik te wijten is aan de Hund's koppeling en dat het verband houdt met de karakteristieke coherentie-energieschaal in zaken. Deze onderzoeksresultaten zijn onlangs gepubliceerd in Natuur Communicatie.

Tot nu, het unieke fenomeen dat optreedt in sterk gecorreleerde materialen wordt meestal verklaard door de elektroneninteracties in het enkelbandsmodel. Echter, de meeste materialen hebben een multibandkarakter en dit heeft een beperkt begrip van het Hund's koppelingseffect, waarmee rekening moet worden gehouden.

Het onderzoeksteam controleerde de intensiteit van de interactie tussen elektronen door de selenium (Se) doping in NiS te controleren _2-x Se _x , een Hund's metaal. De onderzoekers observeerden de evolutie van knikgedrag in de elektronische structuur bij lage temperaturen en bevestigden dat deze knik direct gerelateerd is aan de coherentietemperatuurschaal van het systeem, onderdrukt door de Hund's koppeling.

Deze studie suggereert dat het traditionele beeld dat werd bestudeerd op basis van een enkelbandsmodel zou moeten worden aangepast in multibandsystemen waarin de Hund-koppeling een belangrijke rol speelt. Het trekt de aandacht in academische kringen vanwege zijn directe observatie van de karakteristieke energieschaal van een materie door zijn elektronische structuur bij lage temperaturen.