Överbyggnad med BHV-beställning. A. Primärcell av NiAs-typ (rymdgrupp P63/mmc). Punktgrupperna på platserna Ir (lila cirklar) och Sb (grå cirklar) är D3d och D3h, respektive. B. Kristallstruktur av Ir16Sb18. Lediga platser indikeras med röda skuggade cirklar. C. Illustration av BHV-ordning sett från c-axeln. Notera att Ir- och Sb-atomerna utelämnades för tydlighetens skull. D. Mikrofotografi med hög vinkel ringformigt mörkt fält (HAADF) längs a-axeln. E. Intensitetslinjeprofil för regionen markerad med pilarna. F. Projektion av BHV-överbyggnaden längs a-axeln. G. HAADF-mikrofotografi av Ir16Sb18 längs c-axeln. De mörka platserna är iridium-vakanserna. Insättningen visar en bikake-hexagon i högre förstoring. Kredit:©Science China Press
Kristaller har i sig brister. Lediga platser, som den enklaste formen av punktdefekter, avsevärt förändra den optiska, termisk, och elektriska egenskaper hos material. Välkända exempel inkluderar färgcentra i många ädelstenar, kvävevakanscentret i diamant, vakansmigrering i solid state-batterier, och metallisolatorövergången i fasförändringsmaterial. Vakanserna i dessa fall är i ramar med ingen eller svag interaktion. Dock, rollen av lediga platser i starkt korrelerade material är hittills oklar på grund av bristen på en idealisk prototyp.
Starkt korrelerad vakansbeställning har länge förväntats hysa exotisk fysik, såsom supraledning. K-Fe-Se supraledaren har varit ett hett forskningsämne i nyare studier av en viktig anledning, nämligen., förekomsten av en isolerande järn-vakans-beställningsfas. Dock, denna vakansordningsfas har visat sig samexistera med den supraledande fasen på nanoskala, och är inte ansvarig för supraledningsförmågan. Huruvida korrelerade vakanser skulle kunna bli en ny typ av supraledande föräldrafas är en obesvarad fråga. Iriderar, med jämförbara och konkurrerande energiskalor av Coulomb repulsion på plats, kristallfält och spin-omloppskoppling, är en plattform av rika strukturer och fysiska egenskaper.
Nyligen, ett gemensamt forskarteam från Yanpeng Qi-gruppen från ShaihaiTech University och Hosono-gruppen vid Tokyo Institute of Technology, upptäck en aldrig tidigare skådad ledig plats i Ir 16 Sb 18 , bildar en utökad buckled-honeycomb-vacancy (BHV) beställning. Supraledning uppstår genom att undertrycka BHV-ordningen genom att klämma in extra Ir-atomer i de lediga platserna eller isovalent Rh-substitution. Fasdiagrammet avslöjar att supraledningsförmågan konkurrerar med BHV-ordern, vilket rankar den som den första supraledande moderfasen med korrelerade vakanser. Ytterligare teoretiska beräkningar tyder på att denna ordning härrör från en synergistisk effekt av vakansbildningsenergin och Fermi-ytans kapsling med en vågvektor på (1/3, 1/3, 0). Den böjda strukturen bryter kristallinversionssymmetrin och kan mestadels undertrycka tätheten av tillstånd nära Fermi-nivån. Denna studie antyder att den beställda vakansen kan vara en ny grad av frihet för manipulation och studie av kvantmaterial. Ytterligare undersökning av hur den lediga tjänsten flätas samman med andra konventionella frihetsgrader som galler, spinn och orbital, och deras inflytande på materialens egenskaper kommer att vara fascinerande och lova nya upptäckter inom fysik.
Konkurrens mellan BHV-beställning och supraledning. A. Gitterparametrar längs a- och c-axlarna för Ir1-δSb när syntestrycket ökade. B. Diamagnetisering (kalibrerad genom att använda Pb som ett standardprov) av Ir1-δSb-prover syntetiserade under olika tryck. C. Intensiteten hos Laue-reflektionerna 110 (överbyggnad) och 300 (huvudstruktur) vid olika isovalent Rh-innehåll. D. Fasdiagram av Irl-xRhxSb. Kredit:©Science China Press