Den uppmätta massan av elektroner i fasta ämnen är alltid större än det värde som teorin förutsäger. Anledningen till detta är att teoretiska beräkningar inte redogör för olika interaktioner med andra elektroner eller gittervibrationer - som "klär" elektronerna. EPFL-forskare har nu genomfört en studie om en litiumhaltig kopparoxid och har funnit att dess elektroner är 2,5 gånger lättare än vad som förutses av teoretiska beräkningar. Verket publiceras i Fysiska granskningsbrev och har gjort omslaget.

Marco Grionis laboratorium vid EPFL använde en spektroskopiteknik som kallas ARPES (vinkelupplöst fotoemissionsspektroskopi), som gör det möjligt för forskare att "spåra" elektronbeteende i ett fast material. I detta fall, det fasta materialet var en kopparoxid, en medlem av övergångsmetalloxidfamiljen av material, som har omfattande applikationer för sina elektroniska, magnetiska och katalytiska egenskaper. I denna typ av kopparoxid har Cu -atomer två olika värden på valens, vilket gör det till en "blandad valens" -förening.

Forskarna använde ARPES för att mäta energin hos elektronbanden i kopparoxiden. Detta hjälpte dem sedan att beräkna massan av dess elektroner. Enkelt uttryckt, ju bredare bandet, desto mindre elektronmassa.

Kör mätningarna, forskarna fann att kopparoxidens elektroner faktiskt är 2,5 gånger lättare än de värden som ges av teoretiska förutsägelser. "Det här är ganska unikt och oväntat, "säger Marco Grioni." Det går emot en allmänt accepterad princip om mångkroppsteori som säger att korrelationseffekter generellt ger smalare band och större elektronmassor. "

Författarna säger att dagens beräkningsteknik för elektronisk struktur kan ge en i sig olämplig beskrivning av ligand-till-d-hybridiseringar i metalloxider med sen övergång.