La massa misurata degli elettroni nei solidi è sempre maggiore del valore previsto dalla teoria. La ragione di ciò è che i calcoli teorici non tengono adeguatamente conto delle varie interazioni con altri elettroni o delle vibrazioni del reticolo, che "vestono" gli elettroni. Gli scienziati dell'EPFL hanno ora condotto uno studio su un ossido di rame contenente litio e hanno scoperto che i suoi elettroni sono 2,5 volte più leggeri di quanto previsto dai calcoli teorici. L'opera è pubblicata in Lettere di revisione fisica e ha fatto la copertina.
Il laboratorio di Marco Grioni all'EPFL ha utilizzato una tecnica di spettroscopia chiamata ARPES (spettroscopia di fotoemissione ad angolo risolta), che consente ai ricercatori di "tracciare" il comportamento degli elettroni in un materiale solido. In questo caso, il materiale solido era un ossido di rame, un membro della famiglia di materiali degli ossidi di metalli di transizione, che hanno un'ampia gamma di applicazioni per la loro elettronica, proprietà magnetiche e catalitiche. In questo tipo di ossido di rame gli atomi di Cu hanno due diversi valori di valenza, rendendolo un composto a "valenza mista".
I ricercatori hanno utilizzato ARPES per misurare l'energia delle bande di elettroni nell'ossido di rame. Questo li ha poi aiutati a calcolare la massa dei suoi elettroni. In poche parole, più ampia è la banda, minore è la massa dell'elettrone.
Eseguendo le misurazioni, gli scienziati hanno scoperto che gli elettroni dell'ossido di rame sono in realtà 2,5 volte più leggeri dei valori forniti dalle previsioni teoriche. "Questo è piuttosto unico e inaspettato, ", afferma Marco Grioni. "Va contro un principio ampiamente accettato della teoria a molti corpi secondo cui gli effetti di correlazione generalmente producono bande più strette e masse di elettroni più grandi".
Gli autori affermano che le attuali tecniche di calcolo della struttura elettronica possono fornire una descrizione intrinsecamente inappropriata delle ibridazioni ligando-d negli ossidi di metalli di transizione tardiva.
