Diagramma di fase schematico temperatura-pressione-casualità del sistema di transizione Mott esaminato dai ricercatori. Gli elettroni nella fase elettronica di Griffith si comportano come materia soffice. Credito:Yamamoto et al.
La maggior parte delle teorie della fisica dello stato solido e della materia soffice sono state sviluppate indipendentemente; così, alcuni concetti fisici sono applicabili a entrambi. Ricerca recente, però, in particolare uno studio di Elbio Dagotto, scoperto che gli elettroni correlati nei sistemi fisici allo stato solido possono talvolta presentare una fase spazialmente disomogenea accompagnata da una dinamica elettronica straordinariamente lenta, che assomiglia a una fase osservata nei sistemi di materia soffice.
"Questo fenomeno provoca effetti interessanti, come la colossale magnetoresistenza, e sembra anche cruciale capire i superconduttori ad alta temperatura, " Dagotto ha scritto nel suo articolo. "L'emergere spontaneo di strutture elettroniche su scala nanometrica negli ossidi di metalli di transizione, e l'esistenza di molti stati in competizione, sono proprietà spesso associate a materia complessa in cui dominano le non linearità, come materiali morbidi e sistemi biologici."
Ricercatori dell'Università delle Scienze di Tokyo, l'Università di Tokyo e l'Università di Tohoku hanno recentemente cercato di comprendere meglio le condizioni che possono consentire questo comportamento insolito nei sistemi di materia solida. La loro carta, pubblicato in Lettere di revisione fisica , dimostra che quando sono soddisfatte determinate condizioni, gli elettroni in un sistema organico di transizione di Mott fluttuano molto lentamente, il che potrebbe essere spiegato dal verificarsi di quella che chiamano la "fase Griffith elettronica".
"Come ha sottolineato Dagotto, è molto probabile che il comportamento della materia molle negli elettroni correlati sia responsabile di risposte colossali (ad esempio magnetoresistenza colossale) e che sia correlato all'alta T C fisica, "Riku Yamamoto, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio, ha detto a Phys.org. "Nonostante la sua importanza, però, pochissimi studi sperimentali sistematici sono stati intrapresi per indagare sul meccanismo per cui gli elettroni correlati mostrano il comportamento della materia soffice nella materia solida".
Yamamoto e i suoi colleghi hanno osservato il comportamento degli elettroni in un sistema di transizione di Mott utilizzando la risonanza magnetica nucleare (NMR), che è attualmente uno dei metodi più efficaci per rilevare la dinamica degli elettroni estremamente lenta. I loro esperimenti hanno permesso loro di identificare le condizioni in cui gli elettroni correlati nel sistema presentano dinamiche estremamente lente, che sono una caratteristica comune della materia soffice.
"Abbiamo dimostrato che il comportamento della materia soffice (dinamica elettronica estremamente lenta) si realizza solo quando i seguenti due fattori sono soddisfatti contemporaneamente:i) il sistema elettronico si trova proprio sul confine tra metallo e isolante Mott e ii) il sistema è soggetto al disordine spento, " ha spiegato Yamamoto. "Questa scoperta suggerisce fortemente che il comportamento della materia soffice è spiegato dal concetto di 'fase di Griffith elettronica.'"
Il recente studio condotto da Yamamoto e dai suoi colleghi fa luce sulle dinamiche alla base del comportamento simile alla materia morbida che Dagotto e altri fisici avevano precedentemente osservato nei sistemi di materia solida. Offre anche preziose informazioni sulla fisica dei sistemi di elettroni altamente correlati, come cuprati ad alta Tc e manganiti CMR.
I ricercatori hanno spiegato il comportamento simile alla materia morbida degli elettroni nel sistema di transizione di Mott che hanno esaminato suggerendo che sta attraversando quella che è nota come "fase di Griffith elettronica". il loro lavoro potrebbe incoraggiare più studi che uniscono la fisica dello stato solido e della materia soffice, due aree di ricerca spesso considerate isolatamente.
"Lo scenario elettronico di Griffith può essere un concetto chiave per comprendere le dinamiche lente talvolta osservate nei sistemi di elettroni correlati, " ha detto Yamamoto. "Sebbene ciò che abbiamo dimostrato in questo lavoro è che questo scenario si realizza in un certo sistema organico, riteniamo che questo concetto possa essere applicato a una grande varietà di materiali correlati agli elettroni come cuprati e manganiti. Vorremmo dimostrarlo in futuro".
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