Izolator de Mott

Izolatorii Mott sunt o clasă de materiale izolante care sunt izolante ca urmare a interacțiunii dintre electronii materialului. Pentru aceste materiale, teoria benzilor pentru electronii care nu interacționează ar prezice un comportament al conductorului electric , dar comportamentul opus a fost verificat experimental: acest efect se datorează de fapt interacțiunii electron-electron , care nu este luată în considerare în formulare. a structurii convenționale.în benzi .

Istorie

Deși teoria benzilor solidelor a avut multe succese în descrierea diferitelor proprietăți electrice ale materialelor, în 1937 Jan Hendrik de Boer și Evert Johannes Willem Verwey au adus atenția comunității științifice asupra faptului că un număr mare de oxizi metalici de tranziție , ale căror comportamentul conductorului era de așteptat conform teoriei benzilor, erau de fapt izolatori ^[1] . Nevill Mott și R. Peierls au prezis mai târziu că această anomalie ar putea fi explicată prin includerea interacțiunii dintre electroni ^[2] .

În 1949, în special, Mott a propus un model pentru NiO ca izolator, în care conducerea să poată fi înțeleasă prin formula ^[3] :

(Ni ²⁺ O ^2- ) ₂

\rightarrow

{\ displaystyle \ rightarrow}

\ sageata dreapta

Ni ³⁺ O ^2- + Ni ¹⁺ O ^2-

În această situație, formarea unui decalaj energetic care împiedică conducerea se datorează concurenței dintre potențialul Coulomb U dintre electronii orbitalului 3d, împotriva integralei de transfer t a electronilor 3d de la atomii învecinați (integrala de transfer face parte din aproximarea de legătură strânsă ). Saltul total al energiei este deci:

E _gap = U - 2zt

unde z este numărul de atomi primi vecini.

În general, un material este izolatorul Mott atunci când potențialul repulsiv Coulomb U este suficient de mare pentru a crea un salt de energie.

Una dintre cele mai simple teorii ale izolatorilor lui Mott este dată de modelul lui Hubbard .

Aplicații

Izolatorii Mott prezintă un interes din ce în ce mai mare în cercetarea fizică și nu sunt încă pe deplin înțelese. Pot avea aplicații în heterostructuri magnetice cu film subțire și pentru supraconductivitate la temperaturi ridicate ^[4] .

Notă

^ JH de Boer și EJW Verwey, „ Proceedings of the Physical Society of London ” 49, 59 (1937)
^ NF Mott și R. Peierls, „ Proceedings of the Physical Society of London ” 49, 72 (1937)
^ NF Mott, " Proceedings of the Physical Society of London " Seria A 62, 416 (1949)
^ Simon Foelling, Artur Widera, Torben Mueller, Fabrice Gerbier, Immanuel Bloch, " Formarea structurilor de coajă spațială în tranziția izolatorului superfluid la Mott " [1]

Bibliografie

Nevill F. Mott: tranziții metal-izolator. Taylor & Francis, Londra 1974, ISBN 0850667836 .
C. Stephen Hellberg, Steven C. Erwin: „Electroni puternic corelați pe o suprafață de siliciu: teoria unui izolator Mott”
Markus Greiner, Olaf Mandel, Tilman Esslinger, Theodor W. Hänsch, Immanuel Bloch: "Tranziția de fază cuantică de la un izolator superfluid la un izolator Mott într-un gaz de atomi ultracold"
ZY Meng, TC Lang, S. Wessel, FF Assaad, A. Muramatsu: "Lichidul de centrifugare cuantică care apare în fermioni Dirac corelați bidimensional"

Elemente conexe

Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica

[1] JH de Boer și EJW Verwey, „ Proceedings of the Physical Society of London ” 49, 59 (1937)

[2] NF Mott și R. Peierls, „ Proceedings of the Physical Society of London ” 49, 72 (1937)

[3] NF Mott, " Proceedings of the Physical Society of London " Seria A 62, 416 (1949)

[4] Simon Foelling, Artur Widera, Torben Mueller, Fabrice Gerbier, Immanuel Bloch, " Formarea structurilor de coajă spațială în tranziția izolatorului superfluid la Mott " [1]

[1]

[2]

[3]

[4]