Sam Jarman tərəfindən , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Unsplash/CC0 İctimai Sahə

Fiziklər uzun müddətdir ki, rutil oksidlər adlanan minerallar ailəsinin daxilində qəribə bir ziddiyyət üzərində çaşqınlıq içindədirlər. Bu materialların hamısı eyni kristal quruluşa malikdir – lakin bəziləri, titan dioksid kimi, möhkəm izolyasiya xüsusiyyətlərinə malik olsa da, digərləri, rutenium dioksid kimi, metal kimi elektrik keçirir. İndiyə qədər fiziklərin bunun niyə baş verdiyi barədə az təsəvvürləri var idi.

Physical Review B jurnalında dərc olunmuş yeni bir araşdırmada , Hindistan Texnologiya İnstitutunun Dehli şəhərindəki Kaushik Senin rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar cavabı fononlara, yəni materialın atom qəfəsindən keçən kiçik titrəmələrə bağlayıblar.

Onların kəşfi göstərir ki, metal rutil oksidləri soyuduqca elektronlar və fononlar arasında kökündən fərqli bir əlaqə yaradır və bu da uzun müddətdir davam edən elmi mübahisəni həll edir.

Gizli münasibət

2022-ci ildə tədqiqatçılar müəyyən bir rutil metal olan rutenium dioksidin qeyri-adi və nadir bir maqnetizm forması olan altermaqnetizm nümayiş etdirə biləcəyini irəli sürdülər. Bu ehtimalı eksperimental olaraq araşdırmaq üçün tədqiqatçılar materialın elektronlarının onun atom qəfəsi ilə necə qarşılıqlı təsir etdiyini anlamalıdırlar.

İzolyatorlarda metallarda olan sərbəst gəzən elektronlar olmadığı üçün metal və rutil oksidləri yan-yana müqayisə etmək, elektronların qəfəs davranışına təsirini təcrid etmək üçün təbii bir yol təqdim edərdi.

Tədqiqatlarında Senin komandası bunu Raman səpələnməsindən istifadə edərək sınadı: lazerin materialdan sıfırlanması üsulu. Nümunələr mütləq sıfıra yaxın soyudulduqda, nəticədə işığın dəyişməsi qəfəsin fononlarının davranışını, yəni atomlarının kollektiv titrəmələrindəki ən kiçik enerji kvantını ortaya qoyur.

Əksər materiallar soyuduqca, onların qəfəsi daha sərtləşir və fononları sürətlənir: bu, onilliklər boyu davam edən fizika tərəfindən Klemens modeli kimi tanınan etibarlı şəkildə təsvir edilən bir nümunədir. Lakin izolyasiyaedici rutil oksidləri bu qaydaya ciddi şəkildə əməl etsələr də, metal versiyaları buna əməl etməmişdir.

Fonon davranışlarının aşkarlanması

Təcrübələri zamanı Senin komandası rutil rutenium dioksiddəki fononların modelin proqnozlaşdırdığından xeyli böyük bir fərqlə sürətləndiyini və adi qəfəs sərtləşməsindən kənar bir şeyin rol oynadığına işarə etdiyini gördü.

Onlar belə bir nəticəyə gəldilər ki, metallarda sərbəst hərəkət edən elektronlar soyuduqca fononları itələyir və bu da titrəmələrə əlavə təkan verir. İzolyatorlarda bu elektronlar olmadığı üçün onlar sadəcə bu təkanı hiss etmirlər.

Laboratoriyadan kənar fikirlər

Komandanın kəşfi tapmacanın çatışmayan bir hissəsini doldurur və metal və izolyasiyaedici rutil oksidləri arasındakı sirli uçurumun elektronların və fononların hər bir materialda nə qədər güclü şəkildə “bir-biri ilə danışması” ilə əlaqəli olduğunu göstərir.

Mübahisəni həll etməkdən əlavə, elektron-fonon əlaqəsinin bu təkmilləşdirilmiş anlaşılması laboratoriyadan kənarda da faydalı ola bilər. Artıq rutil oksidlər yeni nəsil elektron komponentləri və sənaye katalizatorları üçün namizəddir və mühəndislər atomlarının və elektronlarının necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu dəqiq bilməklə daha yaxşı performans və səmərəlilik üçün bu materialları dəqiqləşdirə bilərlər.

Müəllifimiz Sam Jarman tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Andrew Zinin tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Reshma Kumawat və digərləri, Metallik və izolyasiyaedici rutil oksidlərində qeyri-adiabatik fonon renormalizasiyası, Fiziki İcmal B (2026). DOI: 10.1103/4nhr-dvbn

Jurnal məlumatları: Fiziki İcmal B 

Əsas anlayışlar

Kristal fenomenləriElektron quruluşOptika və lazerlər