Ordine di carica nei composti a valenza mista, che di solito contengono cationi carichi positivamente in più di uno stato di carica formale, è di fondamentale importanza per la scienza dei materiali. Molte proprietà funzionali dei materiali come il magnetismo, magnetoresistenza, la conduttività ionica e la superconduttività si trovano nei composti a valenza mista.

Uno dei primissimi tentativi di comprendere il meccanismo di una transizione dell'ordine di addebito risale al 1939 quando Evert Verwey, un chimico olandese, osservato un improvviso salto di resistività nel prototipico composto di valenza mista magnetite, Fe ₃ oh ₄ , vicino a -150°C. Ha proposto che nello stato quasi metallico di Fe ₃ oh ₄ a temperature superiori a -150°C, alcuni atomi di ferro sono indistinguibili nel reticolo cristallino a causa di una completa delocalizzazione delle cariche. Però, al di sotto di questa temperatura è stato stabilito uno stato semiconduttore con un complesso schema ordinatore di cariche sui siti di ferro disponibili. Generalmente, una transizione da uno stato disordinato di carica a uno stato ordinato di carica che è accompagnato da un salto nella resistività elettrica è oggi chiamata transizione di Verwey.

Nel diario Progressi scientifici ora un gruppo di ricerca di scienziati provenienti da Germania e Slovenia riporta una transizione di tipo Verwey in una classe completamente diversa di composti a valenza mista che è composta da molecole di ossigeno caricate negativamente. Il composto di cesio Cs ₄ oh ₆ subisce una transizione di fase da uno stato con O . molecolare indistinguibile ₂ x- entità in uno stato con ben definito superossido O2 a carica singola e perossido O . doppiamente caricato ₂₂ - anioni, che è accompagnato da un corrispondente cambiamento nella dinamica del trasporto di carica. Questi risultati dovrebbero gettare nuova luce sul meccanismo dei fenomeni di ordinamento della carica di tipo Verwey.

"La transizione di tipo Verwey nell'ossido di cesio Cs ₄ oh ₆ è concettualmente più semplice dell'originale in Fe ₃ oh ₄ " afferma Peter Adler, il primo autore dello studio. Mentre a Fe ₃ oh ₄ lo stato dell'ordine di carica è complesso ed è difficile identificare i singoli stati di carica la situazione è più univoca in Cs ₄ oh ₆ poiché le entità molecolari nello stato di carica ordinata rivelano le tipiche caratteristiche strutturali e magnetiche delle unità costituenti superossido paramagnetico e perossido diamagnetico. Gli autori hanno stabilito le proprietà di Cs ₄ oh ₆ utilizzando diverse tecniche sperimentali, vale a dire la diffrazione di neutroni per lo studio della struttura cristallina e diverse tecniche spettroscopiche per verificare una transizione di localizzazione di carica che è una caratteristica tipica dei processi di ordinamento di carica di tipo Verwey. Al contrario di Fe ₃ oh ₄ il presente composto Cs ₄ oh ₆ rimane magneticamente disordinato fino a una temperatura di -271°C che è di soli due gradi sopra lo zero assoluto ed è molto meno conduttivo del Fe ₃ oh ₄ . La natura molecolare delle unità costitutive di base e le caratteristiche peculiari di Cs ₄ oh ₆ dovrebbe essere favorevole per districare la complessa interazione dell'accusa, rotazione, e contributi reticolari a fenomeni di ordinamento di carica di tipo Verwey. L'intreccio dei diversi gradi di libertà potrebbe in futuro essere utilizzato anche per controllare le nuove funzionalità dei materiali attraverso la transizione di Verwey.

Esempi contemporanei di proprietà dei materiali funzionali relative alla valenza mista sono la superconduttività ad alta temperatura nei superconduttori a base di ossido di rame in cui lo stato superconduttore compete con uno stato magnetico e di ordine di carica o effetti di magnetoresistenza molto grandi ("colossali") in alcuni ossidi di manganese che si verificano in prossimità di una transizione da uno stato delocalizzato a uno più localizzato a valenza mista. Di conseguenza, svelare il meccanismo dei processi di ordinamento della carica nei composti a valenza mista è un argomento importante nella scienza dei materiali. La svolta del presente studio è l'osservazione di tale ordinamento di carica in una struttura cristallina relativamente semplice in cui si prevede che nuovi fenomeni fisici emergano dall'intreccio dei gradi di libertà pertinenti alle unità molecolari dell'ossigeno elettronicamente attive ben definite.