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物理学家开创了将金属变成绝缘体的新方法

导读概括地说,所有材料都可以归类为金属或绝缘体,这取决于电子在材料中移动并导电的能力。但是,并非所有绝缘子都是一样的。在简单的材料中

概括地说,所有材料都可以归类为金属或绝缘体,这取决于电子在材料中移动并导电的能力。

但是,并非所有绝缘子都是一样的。在简单的材料中,金属和绝缘行为之间的差异源于存在的电子数量:金属为奇数,绝缘子为偶数。

在更复杂的材料中(例如所谓的Mott绝缘子),电子以不同的方式相互影响,其中微妙的平衡决定了它们的导电性。

在莫特绝缘子中,静电斥力可防止电子彼此过于靠近,从而造成交通拥堵并限制电子的自由流动。

迄今为止,有两种已知的方法可以缓解交通拥堵:通过降低电子之间的排斥相互作用的强度,或者通过更改电子数量。

Berend Zwartsenberg博士不列颠哥伦比亚大学斯图尔特·布鲁森量子物质研究所的一名学生及其同事探索了第三种可能性:是否有办法改变材料的量子性质,以实现金属-绝缘体的转变?

研究人员使用一种称为角度分辨光发射光谱的技术,检查了Mott绝缘子Sr2IrO4,监测了电子的数量,其静电排斥力,最后监测了电子自旋与其轨道旋转之间的相互作用。

Zwartsenberg说:“我们发现,自旋与轨道角动量耦合会降低电子的速度,使它们对彼此的存在变得敏感,从而缓解交通堵塞。”

“减少自旋轨道耦合反过来缓解了交通拥堵,并且我们能够使用这种策略首次证明从绝缘体到金属的过渡。”

不列颠哥伦比亚大学布鲁森量子物质研究所首席研究员兼科学主任安德里亚·达马塞利教授(Andrea Damascelli教授)说:“这在基础物理学水平上确实是令人激动的结果,并扩大了现代电子学的潜力。”

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