Ett forskarlag bestående av NIMS och Tokyo University of Science observerade laddningsdensitetsvågor (CDW) inom niobiumdiselenid (NbSe2 )—en skiktad förening—vid kryogena temperaturer och upptäckte att de bildar alternerande triangulära domäner som kännetecknas av två distinkta stjärnformade och klöverformade CDW-strukturer.
Denna domänstruktur visade sig stämma överens med en teoretisk förutsägelse som gjordes för cirka fyra decennier sedan. Studien publiceras i Physical Review Letters .
NbSe2 —en skiktad supraledande förening — används ofta i grundforskning om kvantfenomen. Det är därför viktigt att förstå de fysikaliska egenskaperna hos NbSe2 i detalj vid kryogena temperaturer. Dessa inkluderar den unika egenskap den har att uppvisa både supraledning och CDW (dvs periodiska moduleringar i elektrontäthet inom föreningen) och samspelet mellan dem.
För att fastställa dessa interaktioner kommer det att krävas identifiering av en exakt CDW-domänstruktur inom NbSe2 . Tidigare forskning hade funnit att CDWs inom NbSe2 verkade ha två typer av domäner som kännetecknas av stjärnformade och klöverformade CDW-strukturer. Men fördelningen av dessa två domäner förblev obestämd på grund av bristen på kvantitativa tekniker som kan belysa dem exakt.
Detta forskarteam tog högupplösta bilder av CDW:er inom NbSe2 med hjälp av ett scanning tunneling microscope (STM) som kan avbilda kristallina ytor med upplösning på atomnivå. Teamet lyckades sedan tydligt avbilda distributionsmönstren för domänerna som kännetecknas av stjärnformade och klöverformade CDW-strukturer genom att numeriskt bestämma förskjutningen av CDW-modulationer i förhållande till det observerade atomgittret.
Den resulterande bilden avslöjade att båda domänerna hade triangulära former och var arrangerade i ett alternerande mönster som liknar urokomon, ett dekorativt motiv som liknar fjällen av en fisk eller reptil som ofta finns i traditionell japansk konst och hantverk. Detta var den första observationen någonsin av CDW-domänstrukturen sedan dess existens teoretiskt förutspåddes på 1980-talet.
Dessa resultat förväntas främja förståelsen av CDWs inom NbSe2 och andra relaterade föreningar och underlätta högtemperatursupraledareforskning genom att ge nya insikter om förhållandet mellan CDW och supraledning. Dessutom kan de främja grundforskning om kvantfenomen i system där dessa föreningar kan användas som byggstenar.
Mer information: Shunsuke Yoshizawa et al., Visualisering av alternerande triangulära domäner med laddningstäthetsvågor i 2H−NbSe2 genom skanningstunnelmikroskopi, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.056401 På arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2304.00846
Journalinformation: Fysiska granskningsbrev , arXiv
Tillhandahålls av National Institute for Materials Science
