Магнетизм внутри материала смог превратить металл в изолятор
Физики представили экспериментальное доказательство теории перехода металл-изолятор, предложенной 70 лет назад. Согласно новому эксперименту, этим переходом управляет ориентация магнитных моментов внутри материала.
Существуют металлы, которые при определенной температуре становятся изоляторами. Чтобы объяснить это, еще 70 лет назад была предложена специальная теория. Только теперь удалось получить ее доказательства на практике
Все металлы обладают хорошей проводимостью. Внутри них движется так называемый «электронный газ», который и обуславливает такое низкое сопротивление этих материалов. Некоторые металлы хорошо проводят ток при любых температурах, в то время как другие проявляют это свойство только при достаточно сильном нагреве, а при низких температурах являются изоляторами. Физики разработали теории для объяснения этого перехода металл-изолятор, но механизмы, лежащие в его основе, так до конца и остались неясными.
В новом исследовании ученые впервые представили экспериментальные доказательства теории, предложенной 70 лет назад Джоном Слейтером для объяснения этого перехода. Согласно ей, этим процессом управляет магнетизм, который возникает внутри материала, когда спины — моменты вращения — электронов согласованно ориентируются в определенном направлении. В предыдущих экспериментах ответственным за переход металл-изолятор считались изменения в структуре решетки материала или взаимодействия между зарядами.
В качестве объекта исследований ученые использовали оксид кадмия-осмия (V) Cd2Os2O7 со структурой типа пирохлора. В нем наблюдается переход металл-изолятор, но ученые заметили, что в нем не работает ни один из механизмов такого перехода, за исключением механизма Слейтера. Однако, доказать такую возможность поначалу не давало наличие в материале доменных стенок, которые разделяли его на секции.
Предыдущие попытки доказать теорию перехода Слейтера не объясняли того факта, что доменные стенки маскировали эффекты, которые на этот процесс оказывал магнетизм. Изолировав доменные стенки от остальной части образца, ученые смогли показать, как ориентация спинов электронов задействована в управлении переходом между металлической проводимостью и ее полным отсутствием.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Существуют металлы, которые при определенной температуре становятся изоляторами. Чтобы объяснить это, еще 70 лет назад была предложена специальная теория. Только теперь удалось получить ее доказательства на практике
Все металлы обладают хорошей проводимостью. Внутри них движется так называемый «электронный газ», который и обуславливает такое низкое сопротивление этих материалов. Некоторые металлы хорошо проводят ток при любых температурах, в то время как другие проявляют это свойство только при достаточно сильном нагреве, а при низких температурах являются изоляторами. Физики разработали теории для объяснения этого перехода металл-изолятор, но механизмы, лежащие в его основе, так до конца и остались неясными.
В новом исследовании ученые впервые представили экспериментальные доказательства теории, предложенной 70 лет назад Джоном Слейтером для объяснения этого перехода. Согласно ей, этим процессом управляет магнетизм, который возникает внутри материала, когда спины — моменты вращения — электронов согласованно ориентируются в определенном направлении. В предыдущих экспериментах ответственным за переход металл-изолятор считались изменения в структуре решетки материала или взаимодействия между зарядами.
В качестве объекта исследований ученые использовали оксид кадмия-осмия (V) Cd2Os2O7 со структурой типа пирохлора. В нем наблюдается переход металл-изолятор, но ученые заметили, что в нем не работает ни один из механизмов такого перехода, за исключением механизма Слейтера. Однако, доказать такую возможность поначалу не давало наличие в материале доменных стенок, которые разделяли его на секции.
Предыдущие попытки доказать теорию перехода Слейтера не объясняли того факта, что доменные стенки маскировали эффекты, которые на этот процесс оказывал магнетизм. Изолировав доменные стенки от остальной части образца, ученые смогли показать, как ориентация спинов электронов задействована в управлении переходом между металлической проводимостью и ее полным отсутствием.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Ещё новости по теме:
18:20