Johtaa vai eristää? Siinäpä kysymys?

10.07.2015

Cambridge-johde-vai-eriste-300-t.jpgTutkijat ovat tunnistaneet materiaalia, joka käyttäytyy kuin johde ja eriste samaan aikaan, haastaen nykyisen käsityksen siitä, miten materiaalit käyttäytyvät.

Jäljittämällä elektronien kulkemaa reittiä kun ne liikkuvat materiaalissa, Cambridgen yliopiston johdolla toimineet tutkijat totesivat, että on mahdollista osoittaa samassa materiaalissa kahdenlaisia ominaisuuksia samalla kerralla. Vaikka ilmiö esiintyy hyvin alhaisissa lämpötiloissa, se ei tottele sääntöjä, jotka ohjaavat perinteisiä metalleja.

"Löytö kahdenlaisesta metalli-eriste toiminnasta yhdessä materiaalissa voi kumota vuosikymmenien perinteisen viisauden perustavanlaatuisesta metallien ja eristeiden kahtiajaosta", toteaa tutkimusta johtanut tohtori Suchitra Sebastian yliopiston Cavendish Laboratorysta.

Kaksinainen metalli-eriste ominaisuus havaittiin samarium hexaboride (SmB6) materiaalissa. Se kuuluu luokkaan Kondo-eristeitä, jotka ovat eristävän ja johtavan käyttäytymisen rajan lähellä.

Kondo-eristeet ovat osa suurempaa ryhmää materiaaleja, joita kutsutaan raskaiden fermionien materiaaleiksi, joissa monimutkaisten fysiikan vuorovaikutuksesta syntyy kahdenlaisia elektroneja: erittäin paikallisia "f" elektroneja, ja 'd' elektroneja, joilla on suuremmat kiertoradat.

Kun kyseessä on SmB6, näiden kahdenlaisten elektronien korrelaatiot tuottavat eristävän käyttäytymiseen. "Se on kahtiajakoista", toteaa Sebastian. "Suuri resistanssi SmB6:ssä paljastaa eristävän käyttäytymisen, mutta havaitsemamme Fermi-pinta on hyvä metalli."

Tutkijat pähkäilevät olevan useita syitä tämä erikoisen käyttäytymisen takana: se voisi olla uusi faasi, ei eriste eikä johde; se voisi vaihdella edestakaisin kahden välillä; tai koska SmB6:llä on hyvin pieni ero eristävän ja johtavan käyttäytymisen välillä, ehkä elektronit pystyvät hyppäämään kuilun yli.

Aiheesta aiemmin:

Nopeampia kytkimiä ja viritettäviä eristeitä

24.09.2022Uusi turkki kvanttikissalle
23.09.2022Yksittäinen elektroni surffailee ääniaallolla
22.09.2022Antiferromagneettisuutta spintroniikkaan ja muisteihin
21.09.2022Kvanttipisteet tekevät avaruusaluksesta anturin
20.09.2022Kerrostusta massamateriaalissa
19.09.2022Fotosynteesi tehostamaan aurinkokennoja
16.09.2022Heijastusten estoa ja yhden kaistan valoviestintää
15.09.2022Tekoälyn voimaa
14.09.2022Sinistä ja valkoista valoa perovskiiteistä
13.09.2022Elektroneja ja aukkoja yhdistellen

Siirry arkistoon »