Onderzoekers van Boston College en Brookhaven National Laboratory zijn erin geslaagd om een ​​cuprate-supergeleidermateriaal met hoge temperatuur om te vormen tot een isolerende toestand. waar ze een exotische vloeibare kristalfase vonden.

De waarneming van een zogenaamde "charge-stripe" kristalfase was de eerste in zijn soort in de cuprate, onderdeel van een klasse materialen die Mott-isolatoren worden genoemd, het team rapporteert vandaag in het journaal Natuurmaterialen .

De afwezigheid van gratis ladingdragers duidt het materiaal aan als "ongedopeerd". Het proces van doping introduceert ladingdragers en theoretici hebben geoordeeld dat wanneer gedopeerd, een cuprate zou de volgorde van de ladingsdragers zien en vloeibare kristalfasen vormen die worden gemarkeerd door periodieke "ladingsstreep" -patronen. Dergelijke patronen zijn tot nu toe alleen experimenteel waargenomen in de supergeleidende toestand, zei hoofdauteur Boston College Assistant Professor of Physics Iilja Zeljkovic.

Zeljkovic en het team, waaronder leden van zijn laboratorium, Boston College hoogleraar natuurkunde Ziqiang Wang, en onderzoekers van Brookhaven National Laboratory in New York, een nieuwe methode gebruikt om de ladingsordening in de isolerende toestand te induceren, ze melden in het artikel, getiteld "Charge-Stripe Crystal Phase in een isolerende cuprate."

Het team paste een methode van oppervlaktegloeien toe, een hoofdbehandeling die wordt gebruikt om de fysische en chemische eigenschappen van metalen te veranderen, Zeljkovic zei. Het proces stelde het team in staat om het toegankelijke dopingbereik in de cuprate, samengesteld uit bismut, strontium, calcium, koper en zuurstof.

Toegang krijgen tot nieuwe delen van het materiaal, het team behaalde een "licht gedoteerde, lading-overdracht isolator staat, ' zei Zeljkovic.

Het team analyseerde de isolerende toestand op atomair niveau met behulp van scanning tunneling microscopie en spectroscopie bij vloeibare heliumtemperaturen.

"Onze metingen onthullen de opkomst van een unidirectionele ladingsstreep-orde met een golflengte van precies 4 atomaire roosterconstanten, Zeljkovic zei. "Onze gegevens bewijzen ook dat licht gedoteerde cuprates de neiging hebben om strepen te vormen over de bidirectionele 'dambord'-volgorde, daarmee het oplossen van de al lang bestaande controverse in het veld die niet kon worden opgelost met behulp van de bestaande gegevens over hoger gedoteerde monsters."

Zeljkovic zei dat hij en zijn collega's de relatie tussen de waargenomen ladingsgeordende fase en de ladingsgeordende fasen waargenomen in de supergeleidende toestand willen onderzoeken.

De ontdekking roept de vraag op of de "spin" van ladingsdragers ook ordent in periodieke patronen, het vormen van zogenaamde spindichtheidsgolven, Zeljkovic zei.