I ricercatori del Boston College e del Brookhaven National Laboratory sono riusciti a modificare un materiale superconduttore cuprato ad alta temperatura in uno stato isolante, dove hanno trovato una fase di cristalli liquidi esotica.

L'osservazione di una cosiddetta fase cristallina "a banda di carica" ​​è stata la prima del suo genere nel cuprato, parte di una classe di materiali denominati isolanti Mott, il team riferisce oggi sul giornale Materiali della natura .

L'assenza di vettori gratuiti denota il materiale come "non drogato". Il processo di doping introduce portatori di carica e i teorici hanno sostenuto che quando drogati, un cuprato vedrebbe l'ordine dei portatori di carica e formerebbe fasi di cristalli liquidi contrassegnate da modelli periodici a "striscia di carica". Tali modelli sono stati finora osservati solo sperimentalmente nello stato superconduttore, ha detto l'autore principale Boston College Assistant Professor di Fisica Iilja Zeljkovic.

Zeljkovic e la squadra, che includeva membri del suo laboratorio, Il professore di fisica del Boston College Ziqiang Wang, e ricercatori del Brookhaven National Laboratory di New York, utilizzato una nuova metodologia per indurre l'ordinamento di carica nello stato isolante, riportano nell'articolo, intitolato "Fase di cristallo a striscia di carica in un cuprato isolante".

Il team ha applicato un metodo di ricottura superficiale, un trattamento di testa utilizzato per alterare le proprietà fisiche e chimiche dei metalli, ha detto Zeljkovic. Il processo ha permesso al team di estendere la gamma di doping accessibile nel cuprate, composto da bismuto, stronzio, calcio, rame e ossigeno.

Accesso a nuove regioni del materiale, la squadra ha raggiunto un "leggermente drogato, stato dell'isolatore a trasferimento di carica, " ha detto Zeljkovic.

Il team ha analizzato lo stato isolante a livello atomico utilizzando la microscopia a effetto tunnel a scansione e la spettroscopia a temperature dell'elio liquido.

"Le nostre misurazioni rivelano l'emergere di un ordine unidirezionale di strisce di carica con una lunghezza d'onda di esattamente 4 costanti del reticolo atomico, " ha detto Zeljkovic. "I nostri dati dimostrano anche che i cuprati leggermente drogati hanno la tendenza a formare strisce sull'ordine bidirezionale 'a scacchiera', risolvendo così la controversia di lunga data nel campo che non poteva essere risolta utilizzando i dati esistenti sui campioni più drogati".

Zeljkovic ha detto che lui e i suoi colleghi vorrebbero esplorare la relazione tra la fase di carica ordinata osservata e le fasi di carica ordinata osservate nello stato superconduttivo.

La scoperta solleva la questione se lo "spin" dei portatori di carica ordini anche in schemi periodici, formando le cosiddette onde di densità di spin, ha detto Zeljkovic.