En un hallazgo que dará a los teóricos mucho para reflexionar, Un equipo de RIKEN ha observado una respuesta inesperada en un material exótico conocido como aislante Mott cuando le inyectaron electrones. Esta observación promete dar a los físicos nuevos conocimientos sobre tales materiales, que están estrechamente relacionados con los superconductores de alta temperatura.

Ni un trozo de silicio ni un aislante Mott conducen la electricidad, pero por razones muy diferentes. En silicio, los electrones están estrechamente unidos a los átomos y requieren mucha energía para convertirse en electrones de conducción móviles. A diferencia de, en un aislante Mott, los electrones pueden no estar fuertemente unidos a los átomos, pero su movimiento es, en cambio, frenado por su repulsión mutua.

La aparición del estado de Mott a partir de interacciones entre electrones conduce a propiedades inusuales. "Un pequeño exceso o déficit de electrones en un aislante Mott puede conducir a una superconductividad a alta temperatura, que podría ser de enorme valor práctico en el futuro, ", dice Christopher Butler, del Centro RIKEN de Ciencias de la Materia Emergente (CEMS)." En disulfuro de tantalio aislante de Mott, los electrones no están localizados en cada átomo, sino en las crestas de una "onda de densidad de carga" preexistente. Debido a que la onda de densidad de carga es bastante delicada, el estado de Mott se puede modificar fácilmente ".

Pero para aprovechar el potencial de este estado de aislamiento de Mott y la onda de densidad de carga que lo alberga, los científicos necesitan comprender mejor la física que los conecta.

Ahora, Butler y tres colegas, todo en CEMS, agregaron electrones en exceso a un aislante Mott usando la punta de un microscopio de efecto túnel (Fig. 1) y observaron una respuesta sorprendente:los espectros de efecto túnel mostraron una característica nítida, un estado distinto que desencadenó vibraciones en la red iónica.

El modelo teórico convencional para aisladores Mott predice que el espectro debe ser uniforme y anodino. "Fue muy sorprendente que viéramos características tan nítidas en nuestras mediciones de espectroscopía de túnel, ", dice Butler." Pueden indicar que algo está sucediendo que está fuera de los límites de la teoría habitual ".

Butler señala que algunos cálculos teóricos predicen características nítidas similares a las que vio su equipo, pero involucran entidades similares a partículas conocidas como cuasipartículas, que son controvertidos ya que no se cree que existan en los aisladores Mott verdaderos. "Hay explicaciones contrapuestas para la observación que son menos controvertidas, "dice Butler." Pero si finalmente resulta que los resultados del cálculo que indican la existencia de cuasipartículas son correctos, podría alterar la comprensión teórica de los aisladores Mott ".