Malzemenin dahili elektronik etkileşimi olduğunda, Mott izolatör gibi yeni fiziksel davranışlar üretecektir.
Malzemenin içindeki elektronlar etkileşime girdiğinde, Mott yalıtkan davranışı, alışılmadık süper iletken davranış ve kuantum spin sıvısı davranışı gibi yeni fiziksel davranışlar ortaya çıkar. Elektronlar daha düşük boyutlarla (iki boyutlu bir düzlem gibi) sınırlandırıldığında, bu etkiler daha güçlü hale gelebilir. Bu gözlemlerden esinlenen Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı, Stanford Üniversitesi ve dünyadaki diğer üniversitelerdeki bilim adamları, 2D 1T-TaSe2'nin benzersiz davranışını araştırmak için bir çalışma yürüttüler. Araştırma sonuçları, "Doğal Fizik".
Bu malzemedeki elektronik ilişkilendirmelerin, olağandışı yörünge dokusuna sahip güçlü bir Mott yalıtkan durumuna neden olduğuna dikkat edin. Bu araştırmayı yapan araştırmacılardan biri olan Michael F.Crommie (Michael F.Crommie) şunları söyledi: İnsanlar uzun süredir üç boyutlu (3D) materyallerin 1T-TaSe2 ve 1T-TaS2'nin elektron-elektron etkileşimi ile sergilendiğine inandılar. Ortaya çıkan yeni davranış. Bununla birlikte, bu tür malzemelerin anlaşılmasındaki bir zorluk, istiflenmiş iki boyutlu (2D) katmanlardan oluşmaları ve katmanlar arasındaki bağlantı, katmanlar içinde neler olup bittiğini belirsizleştirmesidir.
Bu zorluğun üstesinden gelmek ve yeni davranışlar keşfetmeyi ümit etmek için Crommie ve meslektaşları, 1T-TaSe2 kristalini tek bir katman kalınlığına kadar inceltmeye karar verdi, böylece farklı katmanlar arasındaki etkileşim artık sorun olmaktan çıktı. Bu, araştırmacıların malzeme davranışındaki değişiklikleri izlerken katmanları teker teker ekleyerek katmanlararası birleştirmenin etkilerini izole etmelerini sağlayacaktır. Bu oyun planını takip etmek için, tek katmanlı ve birkaç katmanlı 1T-TaSe2 yığınları incelendi ve büyütüldü ve dahili elektronik davranış, tarama tünelleme mikroskobu (STM) ve açı çözümlü fotoemisyon (ARPES) deneysel teknikleriyle karakterize edildi.
Bu, araştırmacıların tek katmanlı 1T-TaSe2'nin Mott izolatör adı verilen yeni bir izolatör türü olduğunu belirlemelerine olanak tanıdı.Yığına daha fazla katman eklendiğinde, bu davranış ara katmanlar birleştirilerek ortadan kalkacaktır. Fizikçiler Zhixun Shen ve Chengkun Mo liderliğindeki Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'ndaki (LBNL) Gelişmiş Işık Kaynağı (ALS) araştırma grubunun bir kısmı, 1T-TaSe2 tek katmanlı ve birkaç katmanlı örnekleri büyütmek için moleküler ışın epitaksi adı verilen bir yöntem kullandı. . Bu yöntem esas olarak tantal ve selenyumun atomik olarak ince kristallerin oluşumunu indüklemek için ısıtılan bir substrat üzerine atomik bir ışın içinde biriktirilmesini içerir.
İlk olarak ARPES, malzeme üzerindeki X ışınlarını ışınlama ve fırlatılan elektronların enerjisini ve momentumunu ölçme yöntemi olan atomik ince kristalleri tespit etmek için kullanıldı. Numune daha sonra araştırma ekibinin onu karakterize etmek için taramalı tünelleme mikroskobu (STM) kullandığı Berkeley'deki California Üniversitesi'ne alındı. Taramalı tünelleme mikroskobunda, keskin bir metal iğne kristal yüzeyini tarar ve elektronların atomik ölçekte nasıl düzenlendiğini doğrudan görüntülemek için farklı enerjilere sahip elektronları çeker. Birden çok kurumsal ekibi içeren bu işbirliğine dayalı araştırma çalışması bir dizi heyecan verici sonuç elde etti.
İlk olarak, Crommie ve meslektaşları tarafından toplanan gözlemler, tek bir 1T-TaSe2 katmanının yeni bir iki boyutlu Mott izolatör sistemi oluşturduğunu doğruladı. İkinci olarak, sistem tarafından sergilenen bazı benzersiz davranışlar değerli içgörüler sağlar. Çalışma, yeni bir iki boyutlu Mott yalıtkanı olarak tek katmanlı bir 1T-TaSe2 oluşturdu ve bu, bu malzemedeki elektronların kendilerini daha önce hiç görülmemiş yeni bir uzaysal model veya dokuya yerleştirmelerini sağladı. Aynı zamanda, 1T-TaSe2'de ara katman bağlantısının rolünü de netleştirdi ve bunun yalıtımını azalttığını ve elektron-elektron etkileşiminin etkisini azalttığını belirledi.
1T-TaSe2 malzemesinin ve özelliklerinin mevcut anlayışını derinleştirmenin yanı sıra, Crommie ve meslektaşları tarafından toplanan bu bulgular, benzersiz yeni malzeme durumlarının keşfinin yolunu açabilir. Araştırmacılar şu anda 1T-TaSe2 materyallerinin diğer özelliklerini veya davranışlarını incelemek için daha fazla çalışma yapmayı planlıyor. Maddenin bu yeni iki boyutlu Mott yalıtkanında ortaya çıkabilecek, kuantum spin sıvı durumu ve alışılmadık süperiletkenlik gibi diğer egzotik durumlarını keşfedin.Araştırmalar, onu yeni elektrikli cihazlara dahil ederek karakterize etmeye çalışacaktır. Özelliklerini değiştirin.
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
