Recientemente, un grupo de investigación liderado por el Prof. Asociado CAO Liang de los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei de la Academia China de Ciencias, en colaboración con el Prof. XIONG Yimin de la Universidad de Anhui y el Prof. XU Hai del Instituto de Óptica, Mecánica Fina y Física de Changchun, ha introducido un grado de libertad de traslación adicional en cristales de dicalcogenuros de metales de transición (TMD) en capas, lo que permite ajustar finamente sus propiedades físicas.
Los resultados de la investigación se publicaron en Nature Communications.
Los aislantes de Mott en capas nos ayudan a comprender cómo se conectan diferentes estados como los aislantes de Mott, las ondas de densidad de carga y los superconductores. Al cambiar la forma en que estas capas se apilan y se comportan bajo presión y temperatura, los científicos pueden explorar estas relaciones. Un material, 1T-TaS2, es especialmente interesante porque cambia de forma compleja cuando se enfría, mostrando un comportamiento aislante inusual a bajas temperaturas y altas densidades de electrones. Sin embargo, incluso después de mucha investigación, aún no está claro si este estado aislante es un aislante de Mott o un aislante de banda.
En este estudio, los investigadores introducen un nuevo enfoque para manipular la fuerza de acoplamiento entre capas en cristales en capas introduciendo deliberadamente una desalineación fraccional de capas adyacentes. Este apilamiento y acoplamiento entre capas controlado reveló la naturaleza aislante dualista de los cristales 1T-TaS2, mostrando un cambio entre los estados de aislamiento de banda 3D y los estados de aislamiento de Mott 2D. Este descubrimiento tiene implicaciones importantes para comprender el origen de los estados ocultos en condiciones de no equilibrio y las anomalías en 1T-TaS2, como la ausencia de orden magnético de largo alcance y la aparición inesperada de estados superconductores.
Por primera vez, demostraron cómo la traslación fraccional de la red entre capas adyacentes en cristales en capas puede modificar profundamente las estructuras electrónicas. Este descubrimiento introduce un grado de libertad de traslación adicional, lo que permite ajustar finamente las propiedades de los cristales a granel. A diferencia de los métodos tradicionales, como el dopaje químico, la intercalación y la presión, este enfoque es notablemente simple y limpio, evitando la introducción de impurezas al tiempo que se preserva la resistencia mecánica y la estabilidad de los cristales.
“La extensión de la configuración de escalonamiento que definimos a otros cristales en capas con características estructurales similares de rigidez intracapa y deslizamiento intercapa presenta oportunidades emocionantes para investigar estados correlacionados confinados a sistemas 2D, similar a la reducción de la dimensionalidad en materiales 3D en capas.” dijo el Prof. CAO Liang.
Revista
Nature Communications
Título del artículo
Estados de aislante dualista en cristales 1T-TaS2
Fecha de publicación del artículo
23-Abr-2024
