Ya sea que el agua se congele en hielo, el hierro se desmagnetice o un material se vuelva superconductor, para los físicos siempre hay una transición de fase detrás de él. Se esfuerzan por comprender estos diferentes fenómenos buscando propiedades universales. Investigadores de la Universidad Goethe de Frankfurt y la Technische UniversitätDresden ha hecho un descubrimiento pionero durante su estudio de una transición de fase de un conductor eléctrico a un aislante transición metal-aislante Mott.
Según la predicción de Sir Nevill Francis Mott en 1937, la repulsión mutua de electrones cargados, que son responsables de transportar corriente eléctrica, puede causar una transición de metal-aislante. Sin embargo, contrario a la opinión común de los libros de texto, según la cual la transición de fase esdeterminado únicamente por los electrones, es la interacción de los electrones con la red atómica del sólido el factor determinante. Los investigadores informaron esto en el último número de la revista "Science Advances".
El grupo de investigación, dirigido por el profesor Michael Lang del Instituto de Física de la Universidad Goethe de Frankfurt, logró hacer el descubrimiento con la ayuda de un aparato casero que es único en todo el mundo. Permite la medición de cambios de longitud a bajas temperaturas bajo condiciones externas variablespresión con una resolución extremadamente alta. De esta manera, fue posible probar experimentalmente por primera vez que no son solo los electrones los que juegan un papel importante en la transición de fase sino también la red atómica: el andamio del sólido.
"Estos resultados experimentales anunciarán un cambio de paradigma en nuestra comprensión de uno de los fenómenos clave de la investigación actual de materia condensada", dice el profesor Lang. La transición del aislador de metales Mott está relacionada con fenómenos inusuales, como la alta temperaturasuperconductividad en materiales basados en óxido de cobre. Estos ofrecen un enorme potencial para futuras aplicaciones técnicas
El análisis teórico de los resultados experimentales se basa en la noción fundamental de que las muchas partículas en un sistema cercano a una transición de fase no solo interactúan con sus vecinos inmediatos sino que también se "comunican" a largas distancias con todas las demás partículas. Como consecuencia, solo los aspectos generales son importantes, como la simetría del sistema. La identificación de tales propiedades universales es, por lo tanto, la clave para comprender las transiciones de fase.
"Estas nuevas ideas abren una perspectiva completamente nueva sobre la transición del aislador de metales Mott y permiten un modelado teórico más sofisticado de la transición de fase", explica el Dr. Markus Garst, profesor titular del Instituto de Física Teórica de la Technische Universität Dresden.
El trabajo de investigación fue financiado por la Fundación de Investigación Alemana en el marco del Centro de Investigación Colaborativa / Transregio "Sistemas de materia condensada con interacciones variables de muchos cuerpos" dirigido por el profesor Michael Lang.
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Materiales proporcionado por Goethe-Universität Frankfurt am Main . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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