Nadir toprak tritelüridler, elektronik kökenli gizli bir ferroaksiyal sırayı ortaya çıkarır

Geleneksel ölçüm araçları kullanılarak tespit edilemeyen malzemelerdeki organizasyon kalıpları olan “gizli emirlerin” keşfi, değerli özelliklere ve özelliklere sahip yeni malzemelerin tasarımını destekleyebilecek değerli bilgiler verebilir. Yoğunluk fizikçilerinin yük yoğunluk dalgaları (CDW’ler) içinde yatmayı ortaya çıkarmayı umduğu gizli emirler.

CDW’ler, bir kristalin içindeki elektronik yükün periyodik dalga benzeri modülasyonlarıdır. Nadir toprak tellurürlerde CDW’lerin, tellür ve diğer nadir toprak elementleri içeren bileşiklerin bazen bu dalga benzeri madde durumlarının yokluğunda gözlenmeyen olağandışı fiziksel fenomenlere yol açtığı bulunmuştur.

Boston Koleji, Cornell Üniversitesi ve diğer enstitülerdeki araştırmacılar, yakın zamanda nadir toprak tellüridlerde birleştirilmiş yörünge ve yük kalıplarının bir kombinasyonundan kaynaklandığı görülen bir ferroaksiyal düzen gözlemlediler.

Makaleleri, yayınlandı Doğa fiziğikuantum malzemelerde ince kırık simetrileri ortaya çıkarmak için benzersiz bir şekilde birleştirilmiş deney araçları.

Boston Koleji’ndeki Rourke Fizik Profesörü Ken Burch, “Grubum uzun süredir ortaya çıkan maddenin aşamalarını nasıl tespit edeceğinizi ve anlamakla ilgileniyor.” Dedi.

“Yaklaşımımız, ürettikleri yeni Quasiparticüllere odaklanmak ve mülklerini benzersiz bir şekilde tanımlamanın ve anlamanın bir yolu olarak incelemek oldu.”

Üç yıl önce, Burch ve meslektaşları bir CDW sisteminde ilk eksenel Higgs modunu (yani, bir malzemenin elektronik siparişinin benzersiz bir kolektif titreşimi) tespit ettiler. Bu tür kolektif titreşimler, sistemler yeni madde aşamalarına girdiğinde ortaya çıkabilir.

Burch, “Gözlemlediğimiz modda da bir ‘eli’ vardı ve nedenini öğrenmeye başladık.” Dedi. Diyerek şöyle devam etti: “Bu makale, hangi gizli simetrilerin kırıldığını ve nedeni materyalde ne olduğunu anlama çabamızdı.”

Çalışmalarının bir parçası olarak Burch ve meslektaşları çeşitli optik deneyler yaptılar. Bu deneylerde, örneklerinden çıkan ışığın renginin ve polarizasyonunun, ışık numuneye girdiğinde olduklarından farklı olduğunu gözlemlediler.

Burch, “Kristali döndürme açısından değişimi dikkatlice ölçerek kırık simetrileri ortaya çıkarabiliriz.”

“Değişimin öncelikle elektronik mi yoksa atomlarda mı olduğunu ortaya çıkarmak için ortaya çıkan belirli renklere de baktık. Optik deneyler açıkça elektronik bir kökene işaret ediyor. Bunu, ‘ferroaksiyal’ bileşenin kafede son derece zayıf olduğunu bulan bir elektron mikroskobu ile bakarak test ettik, bu nedenle orijinal olarak elektronik olduğunu kanıtladık.”

Nadir toprak tellurid örneğinde ferroaksiyal bir düzen gözlemledikten ve elektronik kökenli olduğunu belirledikten sonra, araştırmacılar muon spin gevşeme ölçümleri topladılar.

Bu ölçümler, sistemdeki elin (yani tercih edilen yönelim veya yön), kırık zaman tersine çevrilmesinden (yani, bir mıknatıstaki bir daire içinde dolaşan elektronlar) ortaya çıkmadığını doğrulamalarına izin verdi.

Genel olarak, bu son çalışma, içlerinde ortaya çıkan quasipartiküllerin simetrilerini inceleyerek malzemelerdeki gizli maddenin problama potansiyelini göstermektedir.

Gelecekte, ekibin bulguları yoğun madde fiziğinde teorik modellerin geliştirilmesine yardımcı olabilirken, aynı zamanda diğer benzer deney çabalarına da ilham verebilir.

Burch, “Makalemiz, özellikle Higgs modlarının bu tür aşamaların açık imzalarını sağlayabileceğine ve kökenlerini (örneğin, manyetik, kafes, elektronik vb.) Anlamamıza yardımcı olabileceğine dair uzun süredir devam eden bir inanç oluşturuyor.”

“Şimdi tek ferroaksiyal alanların nasıl elde edileceğini ve bu siparişin bu malzemelerin diğer elektronik özelliklerini nasıl etkilediğini anlamak için çalışıyoruz. Özellikle elektronik taşımacılığı ve doğrusal olmayan tepkileri.”