神秘的Mott相變可望打造更好的電子元件？

　　“莫特相變”(Mott transition)至今仍是一個未能充份理解的現(xiàn)象，只知道它發(fā)生在轉(zhuǎn)移金屬硫族化合物和金屬氧化物的過程中。一般認(rèn)為它是一種可受熱驅(qū)動的絕緣體—金屬相變元件，但也可以經(jīng)由電流、壓力與摻雜以及透過原子級薄層內(nèi)的量子限制調(diào)整結(jié)構(gòu)。

　　在這方面的最新發(fā)現(xiàn)來自荷蘭溫特大學(xué)(University of Twente)奈米技術(shù)研究所MESA+ Insitute以及美國能源部(DoE)阿貢國家實(shí)驗(yàn)室(Argonne National Laboratory)的研究人員共同組成的跨國研究團(tuán)隊(duì)。

　　這個發(fā)現(xiàn)連結(jié)了相變的經(jīng)典與量子力學(xué)觀點(diǎn)，并揭露了目前所知有限的非平衡物理學(xué)。大部份的物理學(xué)依據(jù)的主要前提假設(shè)是系統(tǒng)趨向于達(dá)到穩(wěn)定且平衡的狀態(tài)。而根據(jù)研究人員表示，新的發(fā)現(xiàn)可望根據(jù)Mott相變元件進(jìn)一步發(fā)展出一種更有效益的電子產(chǎn)品形式。

　　研究人員針對固定或流動的磁渦流研究配置了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，以辨識超導(dǎo)體的特性。他們發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的表現(xiàn)就像是由電流(而不是由溫度)驅(qū)動的Mott 相變元件一樣。

　　根據(jù)阿頁國家實(shí)驗(yàn)室表示，Mott 相變是不是一種量子現(xiàn)象目前還不是很清楚，而研究??人員也一直到現(xiàn)在才有機(jī)會直接觀察Mott 相變——透過電流驅(qū)動整個系統(tǒng)，使其從絕緣體轉(zhuǎn)變成金屬狀態(tài)的相變過程。

　　溫特大學(xué)的研究人員在金質(zhì)薄膜上建立了一套包含90，000個超導(dǎo)鈮的納米級島。在此配置下，磁渦流透過將能量淺凹沈入像蛋盒的布置中確定最小能量配置，并使材料作為Mott絕緣體表現(xiàn)，因?yàn)槿绻┘拥碾娏鬏^小，渦流并不會移動。

　　然而，當(dāng)施加個足夠大的電流時，系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)成為一種導(dǎo)電金屬，研究人員們則觀察到一種動態(tài)的Mott相變;材料的特性隨電流驅(qū)動平衡而發(fā)生改變。

　　“我們可以經(jīng)由控制，透過在系統(tǒng)上施加電流，誘導(dǎo)固定的渦流狀態(tài)向流動的渦流狀態(tài)發(fā)生相變，”溫特大學(xué)研究小組負(fù)人Hans Hilgenkamp表示，“研究我們所打造的這套人造系統(tǒng)中所發(fā)生的相變是十分有趣的，而且還可能更進(jìn)一步觀察到實(shí)際材料中的電子轉(zhuǎn)變?！?/p>

　　阿貢國家實(shí)驗(yàn)室研究員Valerii Vinokur表示，“再者，這套系統(tǒng)將會是對于非平衡物理學(xué)建立一個通盤瞭解的關(guān)鍵，以及物理學(xué)上的一項(xiàng)重大突破?！?/p>