La masse mesurée d'électrons dans les solides est toujours supérieure à la valeur prédite par la théorie. La raison en est que les calculs théoriques ne tiennent pas compte correctement des diverses interactions avec d'autres électrons ou vibrations du réseau - qui « habille » les électrons. Des scientifiques de l'EPFL ont maintenant mené une étude sur un oxyde de cuivre contenant du lithium et ont découvert que ses électrons sont 2,5 fois plus légers que ce qui était prévu par les calculs théoriques. L'ouvrage est publié dans Lettres d'examen physique et a fait la couverture.
Le laboratoire de Marco Grioni à l'EPFL a utilisé une technique de spectroscopie appelée ARPES (angle-resolved photoemission spectroscopy), qui permet aux chercheurs de "suivre" le comportement des électrons dans un matériau solide. Dans ce cas, le matériau solide était un oxyde de cuivre, un membre de la famille de matériaux des oxydes de métaux de transition, qui ont des applications étendues pour leur électronique, propriétés magnétiques et catalytiques. Dans ce type d'oxyde de cuivre, les atomes de Cu ont deux valeurs de valence différentes, ce qui en fait un composé à "valence mixte".
Les chercheurs ont utilisé ARPES pour mesurer l'énergie des bandes d'électrons dans l'oxyde de cuivre. Cela les a ensuite aidés à calculer la masse de ses électrons. Tout simplement, plus la bande est large, plus la masse de l'électron est petite.
Exécuter les mesures, les scientifiques ont découvert que les électrons de l'oxyde de cuivre sont en réalité 2,5 fois plus légers que les valeurs données par les prédictions théoriques. "C'est assez unique et inattendu, " dit Marco Grioni. " Cela va à l'encontre d'un principe largement accepté de la théorie à N corps qui dit que les effets de corrélation produisent généralement des bandes plus étroites et des masses d'électrons plus importantes. "
Les auteurs déclarent que les techniques de calcul de structure électronique actuelles peuvent fournir une description intrinsèquement inappropriée des hybridations ligand-d dans les oxydes de métaux de transition tardive.
