21:22 2023-03-21
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Rețeaua semiconductoare se căsătorește cu electronii și momentele magnetice
_ Rețeaua semiconductoare se căsătorește cu electronii și magneticul momente
Un sistem model creat prin stivuirea unei perechi de semiconductori monostrat oferă fizicienilor o modalitate mai simplă de a studia comportamentul cuantic confuz, de la fermioni grei la tranziții de fază cuantică exotică.
Hârtia grupului, „Gate-Tunable Heavy Fermions in a Moiré Kondo Lattice”, publicată pe 15 martie în Nature. Autorul principal este colegul postdoctoral Wenjin Zhao la Institutul Kavli din Cornell.
Proiectul a fost condus de Kin Fai Mak, profesor de fizică la Colegiul de Arte și Științe, și Jie Shan, profesor de studii aplicate și fizica inginerească în Cornell Engineering și în A&S, co-autori seniori ai lucrării. Ambii cercetători sunt membri ai Institutului Kavli; au venit la Cornell prin inițiativa Nanoscale Science and Microsystems Engineering (NEXT Nano) a prevostului.
Echipa și-a propus să abordeze ceea ce este cunoscut sub numele de efectul Kondo, numit după fizicianul teoretician japonez Jun Kondo. Cu aproximativ șase decenii în urmă, fizicienii experimentali au descoperit că, luând un metal și înlocuind chiar și un număr mic de atomi cu impurități magnetice, ei ar putea împrăștia electronii de conducere ai materialului și pot modifica radical rezistivitatea acestuia.
Fenomenul i-a nedumerit pe fizicieni, dar Kondo a explicat-o cu un model care a arătat cum electronii de conducție pot „ecrasa” impuritățile magnetice, astfel încât spinul electronului să se perecheze cu spinul unei impurități magnetice în direcții opuse, formând un singlet.
În timp ce Problema impurităților Kondo este acum bine înțeleasă, problema rețelei Kondo - una cu o rețea obișnuită de momente magnetice în loc de impurități magnetice aleatorii - este mult mai complicată și continuă să-i dea de cap pe fizicieni. Studiile experimentale ale problemei rețelei Kondo implică, de obicei, compuși intermetalici ai elementelor pământurilor rare, dar aceste materiale au propriile lor limitări.
„Când vă deplasați până la capătul tabelului periodic, ajungeți să ajungeți. cu ceva de genul 70 de electroni într-un atom”, a spus Mak. „Structura electronică a materialului devine atât de complicată. Este foarte greu de descris ceea ce se întâmplă chiar și fără interacțiunile Kondo.”
Cercetătorii au simulat rețeaua Kondo prin stivuirea monostraturilor ultrasubțiri din doi semiconductori: ditelurura de molibden, reglat la o stare de izolare Mott și diselenid de wolfram, care a fost dopat cu electroni de conducere itineranți. Aceste materiale sunt mult mai simple decât compușii intermetalici voluminosi și sunt stivuite cu o răsucire inteligentă. Prin rotirea straturilor la un unghi de 180 de grade, suprapunerea lor are ca rezultat un model de rețea moiré care prinde electroni individuali în fante mici, similare cu ouăle dintr-o cutie de ouă.
Această configurație evită complicarea a zeci de electroni care se amestecă între ele în elementele pământurilor rare. Și în loc să necesite chimie pentru a pregăti matricea obișnuită de momente magnetice în compușii intermetalici, rețeaua simplificată Kondo are nevoie doar de o baterie. Atunci când o tensiune este aplicată corect, materialul este ordonat pentru a forma o rețea de rotiri, iar atunci când se ajunge la o tensiune diferită, învârtirile sunt stinse, producând un sistem reglabil continuu.
„Totul devine mult. mai simplu și mult mai controlabil”, a spus Mak.
Cercetătorii au reușit să regleze continuu masa electronilor și densitatea spinurilor, ceea ce nu poate fi realizat într-un material convențional, iar în acest proces au observat că electronii îmbrăcați cu rețeaua de spin pot deveni de 10 până la 20 de ori mai grei decât electronii „gori”, în funcție de tensiunea aplicată.
Reglabilitatea poate induce, de asemenea, tranziții de fază cuantică prin care electronii grei se transformă în electroni ușori cu, între, posibila apariție a unei faze metalice „ciudate”, în care rezistența electrică crește liniar cu temperatura. Realizarea acestui tip de tranziție ar putea fi deosebit de utilă pentru înțelegerea fenomenologiei supraconductoare la temperatură înaltă în oxizii de cupru.
"Rezultatele noastre ar putea oferi un punct de referință de laborator pentru teoreticieni", a spus Mak. „În fizica materiei condensate, teoreticienii încearcă să se ocupe de problema complicată a unui trilion de electroni care interacționează. Ar fi grozav dacă nu ar trebui să-și facă griji cu privire la alte complicații, cum ar fi chimia și știința materialelor, în materiale reale. studiază adesea aceste materiale cu un model de zăbrele Kondo „vacă sferică”. În lumea reală nu poți crea o vacă sferică, dar în materialul nostru acum am creat una pentru zăbrele Kondo.”
Co- autorii includ doctoranzi Bowen Shen și Zui Tao; cercetători postdoctorali Kaifei Kang și Zhongdong Han; și cercetători de la Institutul Național pentru Știința Materialelor din Tsukuba, Japonia.
Comentarii:
Adauga Comentariu