Natuurkundigen van de Johannes Gutenberg Universiteit Mainz (JGU) en het Max Planck Instituut voor Polymeeronderzoek (MPI-P) in Mainz hebben zogenaamde "echte strepen" ontdekt in een drielaags metaaloxide. De stripe-fase die het onderzoeksteam onder leiding van hoogleraar Jeroen van den Brink heeft waargenomen, komt voort uit puur elektronische interacties en gaat niet gepaard met enige vorm van roostervervorming. Dit is een opmerkelijke ontdekking die de huidige theoretische kijk op dit onderwerp herziet. De ‘echte strepen’ werden gevonden in nikkelaten (nikkeloxiden), dit zijn sterk gecorreleerde materialen van groeiend technologisch belang. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het gerenommeerde wetenschappelijke tijdschrift Nature Physics.

De streepfase is een soort elektronische ordening die zich onder bepaalde omstandigheden spontaan vormt in sterk gecorreleerde materialen. In deze materialen is de interactie tussen elektronen zo sterk dat de elektronen niet meer als onafhankelijke deeltjes kunnen worden beschouwd. Dit leidt tot de opkomst van complexe elektronische eigenschappen, zoals kolossale magnetoweerstand en supergeleiding bij hoge temperaturen.

Strepen bestaan ​​uit afwisselende strepen met hoge en lage elektronendichtheid. Ze zijn waargenomen in verschillende materialen, waaronder cupraat (koperoxide) en nikkelaat (nikkeloxide). In de meeste gevallen gaan de strepen gepaard met een roostervervorming, waardoor ook het kristalrooster van het materiaal wordt gemoduleerd. Deze roostervervorming is meestal een gevolg van de sterke elektron-fononkoppeling in deze materialen.

In cuprates bleken de strepen vast te zitten aan een roostermodulatie, wat leidde tot zogenaamde "ladingsroosterstrepen". In sommige nikkelaten bestaan ​​echter strepen zonder enige roostervervorming, en worden daarom "echte strepen" genoemd. Dergelijke echte strepen komen veel minder vaak voor en hun microscopische oorsprong wordt nog steeds slecht begrepen.

De ontdekking van echte strepen door het onderzoeksteam van Jeroen van den Brink in een drielaags nikkelaat is een aanzienlijke vooruitgang in ons begrip van deze mysterieuze elektronische verschijnselen. De onderzoekers gebruikten een combinatie van theoretische modellering en geavanceerde numerieke simulaties om de omstandigheden te identificeren waaronder echte strepen in dit materiaal ontstaan.

De theoretische resultaten laten zien dat de streepfase voortkomt uit de wisselwerking tussen sterke elektronische correlaties en kwantumfluctuaties. Onder specifieke omstandigheden kunnen deze factoren aanleiding geven tot een spontane elektronische ordening, wat leidt tot de vorming van echte strepen.

De studie van strepen en andere elektronische ordes is cruciaal voor het begrijpen van de fysica van sterk gecorreleerde materialen en voor de ontwikkeling van nieuwe functionele apparaten op basis van deze materialen. De resultaten verkregen door het onderzoeksteam in Mainz bieden belangrijke inzichten in de aard van echte strepen en maken de weg vrij voor verder onderzoek op dit opkomende gebied van de fysica van de gecondenseerde materie.