Investigadores de Boston College y Brookhaven National Laboratory han logrado modificar un material superconductor de cuprato de alta temperatura en un estado aislante, donde encontraron una fase exótica de cristal líquido.

La observación de una fase cristalina llamada "franja de carga" fue la primera de su tipo en el cuprato, parte de una clase de materiales denominados aislantes Mott, el equipo informa hoy en la revista Materiales de la naturaleza .

La ausencia de portadores de carga gratuita denota que el material está "sin doblar". El proceso de dopaje introduce portadores de cargos y los teóricos han sostenido que cuando se dopa, un cuprato haría que los portadores de carga se ordenaran y formaran fases de cristal líquido marcadas por patrones periódicos de "franjas de carga". Hasta ahora, estos patrones solo se han observado experimentalmente en el estado superconductor, dijo el autor principal, profesor asistente de física de Boston College, Iilja Zeljkovic.

Zeljkovic y el equipo, que incluía miembros de su laboratorio, Profesor de Física del Boston College Ziqiang Wang, e investigadores del Laboratorio Nacional Brookhaven en Nueva York, utilizó una nueva metodología para inducir el orden de carga en el estado de aislamiento, informan en el artículo, titulado "Fase de cristal de rayas de carga en un cuprato aislante".

El equipo aplicó un método de recocido superficial, un tratamiento de cabeza utilizado para alterar las propiedades físicas y químicas de los metales, Dijo Zeljkovic. El proceso permitió al equipo ampliar el rango de dopaje accesible en el cuprato, compuesto de bismuto, estroncio, calcio, cobre y oxigeno.

Accediendo a nuevas regiones del material, el equipo logró un "levemente dopado, estado del aislador de transferencia de carga, ", Dijo Zeljkovic.

El equipo analizó el estado de aislamiento a nivel atómico utilizando microscopía de túnel de barrido y espectroscopía a temperaturas de helio líquido.

"Nuestras mediciones revelan la aparición de un orden de franjas de carga unidireccional con una longitud de onda de exactamente 4 constantes de red atómica, ", Dijo Zeljkovic." Nuestros datos también demuestran que los cupratos ligeramente dopados tienen una tendencia a formar rayas sobre el orden bidireccional del 'tablero de ajedrez', resolviendo así la controversia de larga data en el campo que no pudo resolverse utilizando los datos existentes sobre muestras con mayor dopaje ".

Zeljkovic dijo que a él y a sus colegas les gustaría explorar a continuación la relación de la fase de carga ordenada observada y las fases de carga ordenada observadas en el estado superconductor.

El descubrimiento plantea la cuestión de si el "giro" de los portadores de carga también ordena en patrones periódicos, formando las llamadas ondas de densidad de espín, Dijo Zeljkovic.