Forskare från Boston College och Brookhaven National Laboratory har lyckats modifiera ett cuprate högtemperatur superledarmaterial till ett isolerande tillstånd, där de hittade en exotisk flytande kristallfas.

Observationen av en så kallad "laddningsrand" -kristallfas var den första i sitt slag i kupratet, ingår i en klass av material som kallas Mott-isolatorer, laget rapporterar idag i tidningen Naturmaterial .

Frånvaron av kostnadsfria bärare betecknar materialet som "odopat". Dopningsprocessen introducerar laddningsbärare och teoretiker har ansett att när de dopas, en koppar skulle se laddningsbärarna beställa och bilda flytande kristallfaser markerade med periodiska "laddnings-rand" -mönster. Sådana mönster har hittills endast observerats experimentellt i supraledande tillstånd, sa huvudförfattaren Boston College biträdande professor i fysik Iilja Zeljkovic.

Zeljkovic och laget, som inkluderade medlemmar i hans labb, Boston College professor i fysik Ziqiang Wang, och forskare från Brookhaven National Laboratory i New York, använde en ny metod för att framkalla laddningsordningen i isolerande tillstånd, de rapporterar i artikeln, med titeln "Charge-Stripe Crystal Phase in a Isolating Cuprate."

Teamet tillämpade en metod för ytglödgning, en huvudbehandling som används för att ändra de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos metaller, sa Zeljkovic. Processen gjorde att laget kunde utöka det tillgängliga dopningsområdet i cupraten, består av vismut, strontium, kalcium, koppar och syre.

Få tillgång till nya delar av materialet, laget uppnådde en "lätt dopad, laddningsöverföringsisolatorstatus, "Sade Zeljkovic.

Teamet analyserade isoleringstillståndet på atomnivå med hjälp av skanningstunnelmikroskopi och spektroskopi vid flytande heliumtemperaturer.

"Våra mätningar avslöjar uppkomsten av en enkelriktad laddningsremsor med en våglängd på exakt 4 atomgitterkonstanter, "Zeljkovic sa." Våra uppgifter visar också att lätt dopade kuprater har en tendens att bilda ränder över den dubbelriktade "schackbrädan" -ordningen, och därmed lösa den långvariga kontroversen på området som inte kunde lösas med hjälp av befintliga data om högre dopade prover. "

Zeljkovic sa att han och hans kollegor nästa skulle vilja utforska förhållandet mellan den observerade laddningsordnade fasen och de laddningsordnade faserna som observerats i supraledande tillstånd.

Upptäckten väcker frågan om laddningsbärarnas "snurr" också ordnar till periodiska mönster, bildar så kallade spinndensitetsvågor, sa Zeljkovic.