க்யூப்ரேட் அல்லாத பேரிங் பொறிமுறையை நிக்கலேட் மீக்கடத்தியில் கண்டறிந்த சீன இயற்பியலாளர்கள்

மின்தடையின்றி மின்சாரத்தைக் கடத்தும் ஒரு பொருளின் திறனான மீக்கடத்துத்தன்மைக்கு பின்னால் உள்ள எலக்ட்ரானிய செயல்முறைகளை, நான்ஜிங் பல்கலைக்கழகம், சீனாவின் அறிவியல் தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகம், ஹாங்காங் பாலிடெக்னிக் பல்கலைக்கழகம் உள்ளிட்ட சீன நிறுவனங்களின் ஆய்வாளர்கள் ஆராய்ந்துள்ளனர் -- La3Ni2O7 (லாந்தனம் நிக்கல் ஆக்சைடு) எனப்படும் நிக்கல்-ஆக்சைடு சேர்மத்தில் இந்த ஆய்வு நடத்தப்பட்டது. மிக அதிக அழுத்தத்தின் கீழ், சுமார் 80 கெல்வின் (மைனஸ் 193 டிகிரி செல்சியஸ்) வெப்பநிலை வரை இச்சேர்மம் மீக்கடத்துத்தன்மையைக் காட்டியுள்ளது. Nature Physics இதழில் வெளியான இவர்களது கண்டுபிடிப்புகள், சிறப்பாக வடிவமைக்கப்பட்ட La3Ni2O7 படலங்களில் ஏற்படும் மீக்கடத்துத்தன்மை, தாமிரம் அடிப்படையிலான க்யூப்ரேட் மீக்கடத்திகளில் காணப்படுவதிலிருந்து வேறுபட்ட ஒரு எலக்ட்ரான் ஜோடிசேர்க்கை பொறிமுறையிலிருந்து எழுகிறது என தெரிவிக்கின்றன.

'இரு-அடுக்கு நிக்கலேட்டுகளில் மீக்கடத்துத்தன்மை கண்டுபிடிக்கப்பட்டது, வழக்கத்திற்கு மாறான உயர்-வெப்பநிலை மீக்கடத்துத்தன்மையை ஆராய ஒரு புதிய தளத்தை வழங்கி, பரவலான ஆர்வத்தைத் தூண்டியுள்ளது,' என இணை-மூத்த ஆசிரியர் பேராசிரியர் டோங்லாய் ஃபெங் Phys.org-இடம் தெரிவித்தார். க்யூப்ரேட்டுகளில் ஒரே ஒரு எலக்ட்ரான் ஆர்பிட்டல் ஆதிக்கம் செலுத்துவதற்கு மாறாக, இரு-அடுக்கு நிக்கலேட்டுகளில் இரு ஆர்பிட்டல்கள் ஒன்றுக்கொன்று அருகில் ஆற்றல் நிலையில் அமைந்துள்ளன -- இது அவற்றின் எலக்ட்ரான்கள் எவ்வாறு ஜோடி சேர்ந்து மீக்கடத்தும் நிலைக்கு மாறுகின்றன என்ற கேள்வியை எழுப்புகிறது.

இதற்கு விடையளிக்க, குழுவினர் முதலில் நான்ஜிங் பல்கலைக்கழகத்தில் மூலக்கூறு-கற்றை எபிடாக்ஸி (molecular-beam epitaxy) முறையில் உயர்தர, ஸ்ட்ரோன்ஷியம்-கலந்த La3Ni2O7 படலங்களை வளர்த்தனர்; பின்னர் தட்டையான அணு-மட்ட மாதிரிகளை, தனிப்பயன் மிக-உயர்-வெற்றிட கொள்கலனில் ஷாங்காய் ஒத்திசைவு கதிர்வீச்சு வசதிக்கு கொண்டு சென்றனர். அங்கு, ஒரு மாதிரியில் ஒளியை பாய்ச்சி, வெளியேறும் எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல், உந்தத்தை அளக்கும் நுட்பமான கோண-பகுப்பாய்வு ஒளிவெளியீட்டு நிறமாலையியல் (angle-resolved photoemission spectroscopy, ARPES) மூலம், எலக்ட்ரான்கள் மீக்கடத்தும் ஜோடிகளாக மாறும்போது திறக்கும் தடைசெய்யப்பட்ட ஆற்றல் வீச்சான மீக்கடத்து இடைவெளியை நேரடியாக ஆய்வாளர்கள் ஆய்வு செய்தனர்.

மீக்கடத்து மாற்றத்தின்போது இந்த இடைவெளி உருவாவதற்கான தெளிவான, மீண்டும் உருவாக்கக்கூடிய சான்றை இந்த அளவீடுகள் அளித்தன -- இப்பொருளுக்கு இதற்கு முன் நேரடியாக நிறமாலையியல் மூலம் இது கண்டறியப்பட்டதில்லை. 'இங்கு மேற்பரப்புத் தரமே எல்லாம்; அது மிகவும் பலவீனமானது,' என படலங்களை உருவாக்கிய ஆய்வாளர்களில் ஒருவரான டாக்டர் வென்ஜீ சன் தெரிவித்தார்; குழுவினர் வெற்றி பெறும் முன், கதிர்வீச்சு நேரத்தில் இரவு முழுவதும் மாறி மாறி பணிபுரிந்ததாக அவர் விவரித்தார்.