Dvije grupe na Institutu za fiziku su nedavno objavile zajednički rad u časopisu Physical Review B na temu proučavanja faznih prijelaza u poluvodiču (NbSe₄)₃I tehnikom ultrabrze vremenski razlučive spektroskopije koja je time po prvi put uspostavljena na Institutu. Ovo je ujedno i prva zajednička suradnja dvije grupe koje pokrivaju različite grane fizike: atomsku fiziku i fiziku kondenzirane materije.

Static and dynamic properties of low-temperature order in the one-dimensional semiconductor (NbSe₄)₃I

D. Dominko, S. Vdović, H. Skenderović, D. Starešinić, K. Biljaković, D. Ristić, M. Ivanda, J. E. Lorenzo, J. Demsar

Physical Review B 94, 104113 (2016). doi: 10.1103/PhysRevB.94.104113

 

Prijašnji radovi na Ramanovoj spektroskopiji i difrakciji x-zraka pokazuju da u izolatoru (NbSe₄)₃I lančaste strukture postoje dva strukturna prijelaza u osnovno stanje antiferoelektrika (AFE) pomacima Nb⁵⁺ iona, slika 1. No, konkretne osobine oba prijelaza, kao ni temperatura nižeg prijelaza još nisu bili do kraja razjašnjeni. Zajedno sa kolegama sa Instituta Ruđer Bošković i u okviru međunarodne suradnje ovaj sistem je detaljnije proučen i tehnikama Raman spektroskopije i difrakcije x-zraka.

 

U ovom radu su ultrabrzom vremenski razlučivom spektroskopijom (Institut za fiziku, Sveučilištu Mainz), Ramanovom spektroskopijom (Institut Ruđer Bošković, grupa dr. Ivande) i difrakcijom x-zraka (Grenoble Sinkrotron) pažljivo proučena svojstva (NbSe₄)₃I u relevantnom temperaturnom području (slike 2 i 3). Uz pseudo-Jahn-Teller prijelaz u AFE stanje na T_C=274 K rezultati konzistentno pokazuju prijelaz na T*=160 K u snažnije AFE stanje. Rezultati upućuju na to da između T* i T_C vladaju snažne termalne fluktuacije pomaka Nb⁵⁺ iona, radi čega je antiferoelektrično uređenje slabo, dok ispod T* te se fluktuacije zamrzavaju i sustav prelazi u stanje snažnijeg AFE uređenja (slike 1d i 3).