Физики открыли принципиально новое состояние вещества при сверхвысоких давлениях

Физики по-новому объяснили фазовый переход диэлектрик — металл. Открытые в исследовании новые свойства материалов найдут применение в микроэлектронике и геофизике в качестве катализаторов и сенсоров. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review X.

Превращение материала из диэлектрика в проводник впервые описал Нэвилл Мотт и в 1977 году получил за это Нобелевскую премию. Его объяснение считалось классическим, однако совсем недавно физики открыли другую схему фазового перехода — пространственно-селективный переход Мотта. Они работали с классическим примером проводника Мотта, гематитом Fe₂O₃, поместив его в алмазную наковальню и сжимая при сверхдавлениях до 100 ГПа. При таких экстремальных внешних условиях гематит-изолятор становится проводником, и происходит фазовый переход.

Главная неожиданность исследования заключается в том, что в одном кристалле Fe₂O₃ при сверхдавлениях возникает одновременно две атомно-кристаллические подрешетки, при этом материал в одно и то же время обладает признаками металла (проводника) и диэлектрика. Происходит сложное магнитно-структурное превращение, приводящее к формированию двух подрешеток железа с принципиально разными свойствами.

Результаты исследования имеют важное значение для понимания физических процессов в нижней мантии Земли. Помимо этого, описанные свойства нового состояния вещества будут интересны для микроэлектроники, а также для создания инновационных датчиков или переключателей в авиастроении, в космической и автомобильной промышленностях.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.