Nabojno urejanje v p-elektronskem sistemu

Raziskovalci Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani ter Inštituta Max Planck v Nemčiji so odkrili urejanje naboja v relativno enostavni kristalni strukturi in s tem odprli nove možnosti pri razvoju informacijskih tehnologij.

Eden prvih poskusov razumeti nabojno dinamiko v sistemih z mešano valenco je iz leta 1939, ko je Evert Verwey, danski kemik, opazil nenaden skok v upornosti magnetita na temperaturi blizu –150 °C. Raziskovalna skupina iz Slovenije, ki jo je vodil prof. dr. Denis Arčon s Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani in z Instituta Jožef Stefan (dr. Peter Jeglič, Tilen Knaflič, dr. Matej Komelj), ter z Inštituta Max Planck v Nemčiji (P. Adler, M. Reehuis, M. Geiß, P. Merz, A. Hoser, A. Sans, J. Janek, M. Jansen in C. Felser) je v reviji Science Advances (faktor vpliva 11.51) poročala o podobnem Verweyevem prehodu v popolnoma drugačnem sistemu, sestavljenem iz negativno nabitih molekul kisika. Raziskovalci so odkrili, da spojina Cs4O6 prehaja med stanjem, v katerem so v strukturi vse kisikove enote O2x- enake zaradi razmazanosti naboja v novo stanje, v katerem se naboj lokalizira in tvori dobro definirane superoksidne O2- in peroksidne O22- anione.

Preboj te študije je v tem, da so raziskovalci odkrili urejanje naboja v relativno enostavni strukturi, kjer se pričakujejo novi fizikalni pojavi zaradi sklopitve med različnimi prostostnimi stopnjami, značilnimi za negativno nabite kisikove molekule. Njene izsledke bo morda v prihodnje mogoče praktično uporabiti tudi na področju informacijskih tehnologij.

Delo je že bilo deležno odmeva v strokovni javnosti, saj je prof. dr. Denis Arčon imel na to tematiko v letu 2018 že več predavanj v tujini.

Vir: Adler P., Jeglič P., Reehuis M., Geiß M., Merz P., Knaflič T., Komelj M., Hoser A., Sans A., Janek J., Arčon D., Jansen M., Felser C. Verwey-type charge ordering transition in an open-shell p-electron compound, Sci. Adv., 1 (2018), EAAP7581.

Lokalizacija naboja privede do velike spremembe v električni upornosti in kristalni strukturi sistema Cs4O6.

Vir slike: Peter Jeglič in Denis Arčon