Izolator Mott

Izolatorii Mott (dielectricii Mott) sunt substanțe cristaline cu proprietăți dielectrice. Conform teoriei convenționale a conducției electrice , aceștia trebuie să fie conductori, totuși sunt izolatori. Acest efect se datorează faptului că energia interacțiunii interelectronice (Coulomb) , (unde distanța medie dintre electroni) este mai mare decât energia cinetică medie a electronilor, care este caracterizată de banda interzisă ( este masa efectivă a electronilor, este constanta lui Planck). $U=e^{2}/r$ $r$ $W=\hbar ^{2}/mr^{2}$ $m$ $\hbar$

La , banda poate fi parțial umplută cu electroni, ceea ce este tipic pentru metale. Cu toate acestea, există și alți electroni pe atomii vecini care împiedică transferul de sarcină. Astfel, într-un sistem cu o bandă pe jumătate plină, are loc localizarea colectivă a electronilor, indusă de interacțiunea Coulomb, care face ca substanța să fie dielectrică . $U>W$

Istorie

În 1937, Jan Hendrik De Boer și Evert Johannes Willem Verwey au remarcat că, datorită teoriei benzilor, diverși oxizi ai metalelor de tranziție trebuie să fie conductori, deoarece au un număr impar de electroni pe unitate de celulă. Cu toate acestea, folosind oxidul de nichel NiO ca exemplu , s-a descoperit că astfel de compuși se comportă de fapt ca dielectrici. Neville Mott și Rudolf Peierls (tot în 1937) au prezis că această anomalie ar putea fi explicată prin includerea interacțiunilor dintre electroni.

În 1949, Mott a propus un model pentru ca izolator, în care conductivitatea se bazează pe formula: ${\ce {NiO}}$

{\ce {( Ni^2+ + O^2- )_2 -> Ni^3+O^2- + Ni^1+ + O^2-))

În general, izolatorii Mott apar atunci când potențialul respingător Coulomb este suficient de mare pentru a crea un decalaj de energie. Unul dintre cele mai simple exemple de izolator Mott este modelul lui Hubbard din 1963. $U$

Proprietăți

Dielectricii Mott includ compuși ai metalelor de tranziție și pământuri rare cu orbitali d-sau f interni parțial umpluți, de exemplu, cuprați.

Există o serie de proprietăți ale izolatorilor Mott, obținute atât din observații experimentale, cât și din observații teoretice, care nu pot fi atribuite ordonării antiferomagnetice:

Transferul de greutate spectrală pe scara Mott Arhivat 19 ianuarie 2022 la Wayback Machine
Dispariția funcției Green cu o singură particule de-a lungul unei suprafețe cuplate în spațiul de impuls în prima zonă Brillouin Arhivată 24 iulie 2020 la Wayback Machine
Două modificări de semn în coeficientul Hall pe măsură ce dopajul electronic trece de la la (în timp ce izolatorii au o singură schimbare de semn la ) $n=0$ $n=2$ $n=1$
Prezența unei sarcini bozonice la energii scăzute $2e$
Pseudo gol de la jumătate de umplere ( ) $n=1$ Arhivat 24 iulie 2020 la Wayback Machine

Aplicație

Recent, s-a manifestat tot mai mult interes față de izolatoarele Mott și nu au fost încă studiate pe deplin. Acești izolatori pot fi utilizați în heterostructuri magnetice cu peliculă subțire și în supraconductori de temperatură înaltă .

Acești izolatori pot deveni conductori prin modificarea unor parametri precum compoziția, presiunea, temperatura, tensiunea și câmpul magnetic [1] . Efectul este cunoscut ca o tranziție de la metal la izolator și poate fi folosit pentru a crea tranzistoare mici, comutatoare și dispozitive de memorie care pot fi utilizate împreună cu materiale convenționale.

Note

↑ Kohsaka, Y.; Taylor, C.; Wahl, P. şi colab. Cum dispar perechile Cooper apropiindu-se de izolatorul Mott din Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+ δ // Nature : journal. - 2008. - 28 august ( vol. 454 , nr. 7208 ). - P. 1072-1078 . - doi : 10.1038/nature07243 . - Cod . - arXiv : 0808.3816 . — PMID 18756248 .

Link -uri

Mott, Neville Francis Arhivat pe 7 aprilie 2019 la Wayback Machine
Encyclopædia Britannica Arhivat 1 aprilie 2020 la Wayback Machine ;
Marea Enciclopedie Rusă