De meeste theorieën over de fysica van vaste stoffen en zachte materie zijn onafhankelijk ontwikkeld; dus, een paar fysieke concepten zijn van toepassing op beide. Recent onderzoek, echter, in het bijzonder een studie van Elbio Dagotto, ontdekte dat gecorreleerde elektronen in fysieke systemen in vaste toestand soms een ruimtelijk inhomogene fase kunnen vertonen die gepaard gaat met buitengewoon langzame elektronendynamica, die lijkt op een fase die wordt waargenomen in zachte-materiesystemen.

"Dit fenomeen veroorzaakt interessante effecten, zoals kolossale magnetoweerstand, en het lijkt ook cruciaal om de hoge-temperatuur-supergeleiders te begrijpen, Dagotto schreef in zijn artikel. "De spontane opkomst van elektronische structuren op nanometerschaal in overgangsmetaaloxiden, en het bestaan ​​van vele concurrerende staten, zijn eigenschappen die vaak worden geassocieerd met complexe materie waar niet-lineariteiten domineren, zoals zachte materialen en biologische systemen."

Onderzoekers van de Tokyo University of Science, de Universiteit van Tokyo en Tohoku University hebben onlangs geprobeerd om de omstandigheden die dit ongewone gedrag in vastestofsystemen mogelijk maken, beter te begrijpen. hun papier, gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , toont aan dat wanneer aan bepaalde voorwaarden is voldaan, de elektronen in een organisch Mott-overgangssysteem fluctueren heel langzaam, wat zou kunnen worden verklaard door het optreden van wat zij de 'elektronische Griffiths-fase' noemen.

"Zoals Dagotto benadrukte, het gedrag van zachte materie in gecorreleerde elektronen is zeer waarschijnlijk verantwoordelijk voor kolossale reacties (bijv. kolossale magnetoweerstand) en is gerelateerd aan de hoge T _C natuurkunde, "Rik Yamamoto, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde Phys.org. "Hoe belangrijk het ook is, echter, er zijn zeer weinig systematische experimentele studies uitgevoerd om het mechanisme te onderzoeken waarom gecorreleerde elektronen het gedrag van zachte materie in vaste materie vertonen."

Yamamoto en zijn collega's observeerden het gedrag van elektronen in een Mott-overgangssysteem met behulp van nucleaire magnetische resonantie (NMR), wat momenteel een van de meest effectieve methoden is om extreem langzame elektronendynamica te detecteren. Dankzij hun experimenten konden ze de omstandigheden identificeren waaronder gecorreleerde elektronen in het systeem een ​​extreem langzame dynamiek vertonen, die een gemeenschappelijk kenmerk zijn van zachte materie.

"We hebben aangetoond dat het gedrag van zachte materie (extreem langzame elektronendynamica) alleen wordt gerealiseerd wanneer tegelijkertijd aan de volgende twee factoren wordt voldaan:i) het elektronische systeem bevindt zich net op de grens van metaal / Mott-isolator en ii) het systeem is onderworpen aan om wanorde uit te bannen, " legde Yamamoto uit. "Deze bevinding suggereert sterk dat het gedrag van zachte materie wordt verklaard door het concept van 'elektronische Griffiths-fase'."

De recente studie van Yamamoto en zijn collega's werpt enig licht op de dynamiek achter het zachte-materie-achtige gedrag dat Dagotto en andere natuurkundigen eerder in vaste-stofsystemen hebben waargenomen. Het biedt ook waardevol inzicht in de fysica van sterk gecorreleerde elektronensystemen, zoals cuprates met een hoog Tc-gehalte en CMR-manganieten.

De onderzoekers verklaarden het zachte materie-achtige gedrag van elektronen in het Mott-overgangssysteem dat ze onderzochten door te suggereren dat het de zogenaamde 'elektronische Griffiths-fase' ondergaat. hun werk zou meer studies kunnen aanmoedigen die de fysica van vaste stoffen en zachte materie samenvoegen, twee onderzoeksgebieden die vaak geïsoleerd worden beschouwd.

"Het elektronische Griffiths-scenario kan een sleutelconcept zijn voor het begrijpen van de langzame dynamiek die soms wordt waargenomen in gecorreleerde elektronensystemen, " zei Yamamoto. "Hoewel we in dit werk hebben aangetoond dat dit scenario wordt gerealiseerd in een bepaald organisch systeem, wij geloven dat dit concept kan worden toegepast op een grote verscheidenheid aan materialen met gecorreleerde elektronen, zoals cupraten en manganieten. Dat willen we in de toekomst laten zien."

© 2020 Wetenschap X Netwerk