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Des chercheurs découvrent un isolant Mott monocouche résistant aux stimuli tels que la chaleur et la lumière :


La supraconductivité – où la résistance électrique chute et le courant carry on sans alimentation – est une propriété one of a kind utilisée pour activer les equipment IRM et les accélérateurs de particules, mais ses limitations basées sur la température ont des programs limitées. La supraconductivité begin à des températures bien inférieures au position de congélation, mais à mesure que les températures augmentent, la résistance électrique revient soudainement et peut casser le système. Si la supraconductivité pouvait persister à température ambiante, les utilisations potentielles dans l’électronique de pointe, le stockage d’énergie et la durabilité pourraient être exponentielles.

Une équipe internationale a peut-être fait le premier pas vers la réalisation du contrôle nécessaire pour induire la supraconductivité à température ambiante. Ils ont publié leurs conclusions le 7 octobre dans Nature Communications.

Dirigés par Takafumi Sato, professeur à l’Institut avancé de recherche sur les matériaux (WPI-AIMR), Université de Tohoku, les chercheurs ont examiné un dichalcogénure de métal de transition composé d’un atome de tantale et de deux atomes de sélénium (1T-TaSe2). Ce type de métal est atomiquement mince et présente l’étrange caractéristique de passer du métal au non-métal dans la matière condensée. Ses interactions atomiques et électroniques peuvent être manipulées pour passer d’un matériau électriquement conducteur à un matériau électriquement résistif, appelé isolant de Mott.



“L’interaction entre la corrélation électronique, la dimensionnalité et l’apparence de diverses phases quantiques est un problème de longue date en physique de la matière condensée”, a déclaré Sato, notant que la physique de Mott et la supraconductivité semblent être directement liées, mais que l’exploration expérimentale a été difficile.

Les isolants de Mott ont de fortes interactions entre leurs électrons. Connues sous le nom de pressure de Coulomb, ces interactions dépassent la bande passante entre les électrons et les atomes dans les systèmes partiellement remplis. Dans 1T-TaSe2, ce comportement exotique peut être stimulé par une onde de densité de demand, qui se compose d’électrons hautement organisés et fluides capables de conductivité.



“Pour fonctionnaliser une phase aussi complexe – une onde de densité de demand bidimensionnelle dans un isolant Mott – il est essentiel d’améliorer la température de transition”, a déclaré Sato.

En utilisant des approaches de spectroscopie pour examiner remark les énergies et le mouvement se déplacent dans le matériau, les chercheurs ont découvert que l’isolant extrêmement mince semblait réorganiser ses composants en une development d’étoile de David. L’arrangement, le résultat de la section complexe cible, semblait dépendre du contrôle des bandes passantes en créant des interactions additionally fortes entre les électrons pour les maintenir de manière moreover ordonnée. Plus critique encore, selon Sato, l’arrangement semblait également résister à des températures furthermore élevées et à des tentatives spécifiques pour exciter les particules dans une organisation différente.

“Nous avons découvert une stage d’isolant Mott exclusive, purement bidimensionnelle. a déclaré Sato. “Cela contraste fortement avec la stage d’isolant Mott des matériaux 3D en vrac, où la phase Mott peut être facilement détruite par de telles perturbations.”

Les chercheurs ont également examiné la period isolante complexe de Mott dans un dichalcogénure de métal de changeover monocouche différent, celui-ci composé d’un atome de niobium et de deux atomes de sélénium. Ils ont découvert que l’arrangement de réseau typique de celui-ci était également déformé en un arrangement Start of David en réduisant le saut intercouche des électrons.

Selon Sato, alors que la stage complexe a commencé à des températures incroyablement froides, elle a semblé persister pendant que le matériau était chauffé, jusqu’à 450 Kelvin, ce qui est nettement furthermore chaud que la température ambiante.

“Le présent résultat jette les bases de la réalisation de dispositifs monocouches à foundation d’isolant à onde de densité de cost et de Mott fonctionnant à température ambiante”, a déclaré Sato. “Notre découverte peut ouvrir des voies vers la réalisation de dispositifs Mottronics ultra-minces fonctionnels – l’électronique de nouvelle génération basée sur les isolants Mott.”

Ensuite, les chercheurs prévoient de mieux contrôler la section complexe par des moyens externes, tels qu’un champ électrique, ainsi que de rechercher des propriétés quantiques exotiques similaires dans d’autres métaux de changeover.

“Ce travail n’est attainable que grâce à notre collaboration internationale entre Taïwan, la Chine et le Japon”, a déclaré Sato. “Une telle collaboration, y compris la combinaison de nos diverses procedures spectroscopiques, a joué un rôle essentiel pour notre découverte.”