De flesta teorier om fast tillstånd och mjuk materiefysik utvecklades oberoende; Således, några fysiska begrepp är tillämpliga på båda. Ny forskning, dock, särskilt en studie av Elbio Dagotto, fann att korrelerade elektroner i fysiska system i fast tillstånd ibland kan presentera en rumsligt inhomogen fas åtföljd av utomordentligt långsam elektrondynamik, som liknar en fas som observerats i mjukmaterialsystem.

"Detta fenomen orsakar intressanta effekter, såsom kolossal magnetoresistans, och det verkar också avgörande att förstå supraledarna vid hög temperatur, "Skrev Dagotto i sitt papper." Den spontana uppkomsten av elektroniska nanometerskalstrukturer i övergångsmetalloxider, och förekomsten av många konkurrerande stater, är egenskaper som ofta förknippas med komplex materia där olineariteter dominerar, såsom mjuka material och biologiska system. "

Forskare vid Tokyo University of Science, University of Tokyo och Tohoku University har nyligen försökt bättre förstå de förhållanden som kan möjliggöra detta ovanliga beteende i fasta materia. Deras papper, publicerad i Fysiska granskningsbrev , visar att när vissa villkor är uppfyllda, elektronerna i ett organiskt Mott-övergångssystem fluktuerar mycket långsamt, vilket kan förklaras av förekomsten av vad de kallar "elektroniska Griffiths -fasen".

"Som Dagotto betonade, mjukmaterialets beteende i korrelerade elektroner är mycket sannolikt ansvarig för kolossala svar (t.ex. kolossal magnetoresistans) och relateras till hög-T _c fysik, "Riku Yamamoto, en av forskarna som genomförde studien, berättade för Phys.org. "Trots dess betydelse, dock, mycket få systematiska experimentella studier har gjorts för att undersöka mekanismen varför korrelerade elektroner visar mjukmaterialets beteende i fast substans. "

Yamamoto och hans kollegor observerade beteendet hos elektroner i ett Mott-övergångssystem med kärnmagnetisk resonans (NMR), som för närvarande är en av de mest effektiva metoderna för att upptäcka extremt långsam elektrondynamik. Deras experiment gjorde det möjligt för dem att identifiera de förhållanden under vilka korrelerade elektroner i systemet uppvisar extremt långsam dynamik, som är en vanlig egenskap hos mjuk materia.

"Vi visade att mjukämnesbeteendet (extremt långsam elektrondynamik) uppnås först när följande två faktorer möts samtidigt:i) det elektroniska systemet är precis på metall/Mott-isolatorgränsen och ii) systemet är föremål för till släckt störning, "Yamamoto förklarade." Detta fynd tyder starkt på att mjuk materiens beteende förklaras av begreppet "elektronisk Griffiths-fas". "

Den senaste undersökningen utförd av Yamamoto och hans kollegor belyser dynamiken bakom det mjuka ämnesliknande beteendet som Dagotto och andra fysiker tidigare observerat i fasta materiesystem. Det ger också värdefull insikt om fysiken hos högkorrelerade elektronsystem, såsom high-Tc-koppar och CMR-manganiter.

Forskarna förklarade det mjuka ämnesliknande beteendet hos elektroner i Mott-övergångssystemet de undersökte genom att antyda att det genomgår det som kallas den 'elektroniska Griffith-fasen. "I framtiden, deras arbete kan uppmuntra fler studier som slår samman fysik av fast tillstånd och mjuk materia, två forskningsområden som ofta betraktas isolerat.

"Det elektroniska Griffiths -scenariot kan vara ett nyckelbegrepp för att förstå den långsamma dynamiken som ibland observeras i korrelerade elektronsystem, "Yamamoto sa." Även om det vi visade i detta arbete är att detta scenario realiseras i ett visst organiskt system, vi tror att detta koncept kan tillämpas på ett stort antal korrelerade elektronmaterial, såsom kuprater och manganiter. Vi skulle vilja visa det i framtiden. "

© 2020 Science X Network