Sonder les propriétés d'un isolant de Mott, une équipe de chercheurs du Boston College, MIT, et U.C. Santa Barbara a révélé un signal magnétique à l'échelle atomique insaisissable dans le matériau unique lors de sa transition d'isolant à un métal, l'équipe a rapporté récemment dans le journal Physique de la nature .

Travailler avec un composé de la classe des matériaux appelés isolants Mott, l'équipe a utilisé la microscopie à effet tunnel à polarisation de spin (SP-STM) pour détailler au niveau atomique la physique sous-jacente d'un exemple de ces isolants, qui peut être manipulé dans un état métallique par l'ajout d'une charge électronique, un processus appelé dopage, a déclaré le professeur adjoint de physique du Boston College Ilija Zeljkovic, un auteur principal du rapport.

Un isolant de Mott se caractérise par une localisation des électrons due à de fortes interactions électron-électron, et il est généralement accompagné d'un ordre magnétique, Zelkjovic a expliqué. Dans ce cas, l'équipe a développé et étudié la surface de l'iridate de strontium isolant Mott, un oxyde, sous forme de monocristaux.

Dans de nombreux oxydes complexes, l'ordre magnétique est intégré dans un paysage spatialement inhomogène d'autres phases, il a dit. L'équipe a cherché à effectuer des mesures à des échelles de longueur d'atome unique, avec à la fois une sensibilité de charge et de spin afin de bien comprendre la physique sous-jacente, une procédure qui n'avait pas encore été réalisée dans un oxyde complexe.

En utilisant la microscopie à effet tunnel à polarisation de spin (SP-STM), Zeljkovic et ses collègues rapportent que l'équipe a pu réaliser cette expérience pour la première fois. Les mesures permettent de comprendre comment un isolant antiferromagnétique de Mott évolue avec le dopage des porteurs de charge, qui a intrigué les scientifiques depuis la découverte des prototypes d'isolateurs de Mott dopés, qui sont des supraconducteurs à haute température à base d'oxyde de cuivre, a déclaré Zeljkovic.

En suivant son évolution avec le dopage des porteurs de charges, les chercheurs ont découvert que, avec un faible niveau de dopage, l'ordre antiferromagnétique homogène des électrons du matériau se fond en un fragment, ordre antiferromagnétique « inégal » près de la transition isolant-métal, l'équipe a rapporté.

Zeljkovic a déclaré que les résultats font progresser la compréhension des caractéristiques uniques des isolateurs Mott, et également établir SP-STM comme un outil puissant capable de révéler des informations à l'échelle atomique dans les oxydes complexes.