Sondando le proprietà di un isolante Mott, un team di ricercatori del Boston College, MIT, e U.C. Santa Barbara ha rivelato un segnale magnetico sfuggente su scala atomica nel materiale unico mentre passa da isolante a metallo, il team ha riportato di recente sulla rivista Fisica della natura .

Lavorando con un composto della classe dei materiali noti come isolanti di Mott, il team ha utilizzato la microscopia a effetto tunnel a scansione con polarizzazione di spin (SP-STM) per dettagliare a livello atomico la fisica sottostante di un esempio di questi isolanti, che può essere manipolato in uno stato metallico attraverso l'aggiunta di una carica elettronica, un processo chiamato doping, ha detto il professore assistente di fisica del Boston College Ilija Zeljkovic, un autore principale del rapporto.

Un isolante di Mott è caratterizzato dalla localizzazione degli elettroni dovuta a forti interazioni elettrone-elettrone, ed è tipicamente accompagnato da un ordinamento magnetico, Zelkjovic ha spiegato. In questo caso, il team ha sviluppato e studiato la superficie dell'isolante Mott stronzio iridato, un ossido, sotto forma di cristalli singoli.

In molti ossidi complessi, l'ordinamento magnetico è incorporato in un paesaggio spazialmente disomogeneo di altre fasi, Egli ha detto. Il team ha cercato di eseguire misurazioni su scale di lunghezza di un singolo atomo, con sensibilità sia alla carica che allo spin per comprendere appieno la fisica sottostante, una procedura che doveva ancora essere raggiunta in qualsiasi ossido complesso.

Utilizzando la microscopia a effetto tunnel a scansione con polarizzazione di spin (SP-STM), Zeljkovic e i suoi colleghi riferiscono che il team è stato in grado di eseguire questo esperimento per la prima volta. Le misurazioni aiutano a comprendere come si evolve un isolante Mott antiferromagnetico con il drogaggio dei portatori di carica, che ha lasciato perplessi gli scienziati dalla scoperta dei prototipi di isolanti Mott drogati, che sono superconduttori ad alta temperatura di ossido di rame, ha detto Zeljkovic.

Seguendo la sua evoluzione con il doping dei portatori di carica, i ricercatori hanno scoperto che, con un basso livello di doping, l'ordine antiferromagnetico omogeneo degli elettroni del materiale si fonde in un frammentato, ordine antiferromagnetico "a chiazze" vicino alla transizione isolante-metallo, ha riferito la squadra.

Zeljkovic ha affermato che i risultati migliorano la comprensione delle caratteristiche uniche degli isolanti Mott, e anche stabilire SP-STM come un potente strumento in grado di rivelare informazioni su scala atomica in ossidi complessi.