Förändring i den elektroniska strukturen till följd av Se-doping x. I lågenergiregionen, en kink - en plötslig förändring - i bandstrukturens lutning observeras och den rör sig till den lägre energiområdet när mängden Se minskar. Det bekräftades att energiskalan för denna kink är direkt relaterad till koherenstemperaturskalan för materialen genom första principberäkning. Kredit:POSTECH
Starkt korrelerade system är material som uppvisar stark interaktion mellan elektroner, en egendom som inte syns i vanliga ledare eller isolatorer. Typiska exempel inkluderar metallisolatorövergångar eller okonventionell högtemperatursupraledning där resistansen blir noll vid höga temperaturer.
Det har gjorts studier för att förklara denna starka interaktion mellan elektroner och deras karakteristiska energiskalor, men ingen direkt observation av sådana energivågor genom teori eller experiment har rapporterats. Till detta, POSTECH-IBS gemensamma forskargrupp har lyckats direkt observera utvecklingen av koherensenergiskalan för Hunds metall i dess elektroniska struktur och som ett resultat, klargör principen bakom.
Det gemensamma forskarteamet – bestående av professor Ji Hoon Shim och Dr Bo Gyu Jang från POSTECHs avdelning för kemi, och professor Changyoung Kim och Dr. Garam Han vid Center for Correlated Electron Systems vid Institutet för grundläggande vetenskap (IBS)—har upptäckt att kinkbeteendet hos elektroniska bandstrukturer hos NiS 2-x Se x , förändringar beroende på graden av selen (Se) dopning. Forskarna använde vinkelupplöst fotoemissionsspektroskopi (ARPES) för att verifiera detta. Med hjälp av den första principberäkningen, de bevisade för första gången att denna knäcka beror på Hundens koppling och att den är kopplad till den karakteristiska koherensenergiskalan i frågor. Dessa forskningsrön publicerades nyligen i Naturkommunikation.
Tills nu, det unika fenomenet som förekommer i starkt korrelerade material har vanligtvis förklarats av elektroninteraktionerna i enkelbandsmodellen. Dock, de flesta material har multibandskaraktär och detta har begränsad förståelse för Hundens kopplingseffekt som bör beaktas.
Forskargruppen kontrollerade intensiteten av interaktionen mellan elektroner genom att kontrollera selen (Se) doping i NiS 2-x Se x , en Hunds metall. Forskarna observerade utvecklingen av kinkbeteende i den elektroniska strukturen vid låga temperaturer och bekräftade att denna kink är direkt relaterad till systemets koherenstemperaturskala, undertryckt av Hundens koppling.
Denna studie föreslår att den traditionella bilden som studeras baserad på en enkelbandsmodell bör modifieras i flerbandssystem där Hunds koppling spelar en viktig roll. Den väcker uppmärksamhet i akademiska kretsar för sin direkta observation av en materias karakteristiska energiskala genom dess elektroniska struktur vid låga temperaturer.
