Znanstvene vijesti — 25.01.2019.

Organski izolatori i Mott-Andersonova lokalizacija

Naši kolege Matija Čulo, Tomislav Ivek, Silvia Tomić i Bojana Hamzić su zajedno sa suradnicima iz Zagreba, Japana, SAD-a i Njemačke objavili članak o utjecaju nereda na magnetotransportna svojstva organskih izolatora s Mott-Andersonovom lokalizacijom. Urednik časopisa Physical Review B uvrstio je članak među istaknute tekstove posljednjeg izdanja.

 

Hall effect study of the κ-(ET)2X family: Evidence for Mott-Anderson localization

Matija Čulo, Emil Tafra, Branimir Mihaljević, Mario Basletić, Marko Kuveždić, Tomislav Ivek, Amir Hamzić, Silvia Tomić, Takaaki Hiramatsu, Yukihiro Yoshida, Gunzo Saito, John A. Schlueter, Martin Dressel, and Bojana Korin-Hamzić, Physical Review B 99, 045114 (2019).

DOI: 10.1103/PhysRevB.99.045114

 

Pri objašnjavanju svojstava materijala potrebno je, uz elektronske korelacije u obzir uzeti i stupanj nereda. Međuigra elektronskih korelacija i nereda dovodi do mnoštva intrigantnih fenomena, od kojih je zasigurno među najzanimljivijima prijelaz između metala i izolatora te vezana tzv. Mott-Andersonova lokalizacija elektrona. U literaturi postoji nekoliko teorijskih pristupa problemu Mott-Andersonove lokalizacije koji se u principu mogu sažeti u faznom dijagramu koji obuhvaća jakost nereda i jakost elekronskih korelacija. Međutim, s eksperimentalne strane, Mott-Andersonova lokalizacija je vrlo slabo istražena jer je općenito teško kontrolirano mijenjati jakost elektronskih korelacija i/ili jakost nereda u danom materijalu.

U ovom radu autori su izabrali obitelj organskih spojeva κ-(ET)2X, pri čemu je ET kratica za organsku molekulu bis(etilendithio)tetrathiafulvalen, a X oznaka za anorganski anion. Ovi kristalni materijali idealni su za proučavanje Mott-Andersonove lokalizacije budući da se jakost elektronskih korelacija i nereda mijenja kemijskom supstitucijom X. Također, činjenica da su u osnovnom stanju ovi spojevi magnetski neuređeni zaobilazi eksperimentalne komplikacije s magnetskim uređenjem koje uobičajeno prati Mottov prijelaz.

Organski Mottovi izolatori iz obitelji spojeva k-ET2X i njihov fazni dijagram u ovisnosti o stupnju nereda i jakosti elektronskih korelacija.

Organski Mottovi izolatori iz obitelji spojeva k-ET2X i njihov položaj u teorijskom Mott-Andersonovom faznom dijagramu određen na temelju eksperimentalnih vrijednosti efektivne koncentracije slobodnih nosilaca naboja. 

U radu su prikazana sistematska istraživanja istosmjerne (dc) otpornosti i Hallovog efekta na tri predstavnika obitelji spojeva κ-(ET)2X, X = Cu2(CN)3, X = Ag2(CN)3 i X = B(CN)4. Unatoč velikim sličnostima u kemijskoj i kristalnoj strukturi, tri materijala pokazuju velike razlike u dc otpornosti i Hallovom koeficijentu koje su pripisane različitom stupnju intrinzičnog nereda. Rezultati istražavanja pokazuju da materijal s najvećim stupnjem nereda, Cu2(CN)3, ima najmanju otpornost i najveću efektivnu koncentraciju slobodnih nosioca naboja, tj. nalazi se najbliže metal-izolatorskom prijelazu. S druge strane, materijal s najmanjim stupnjem nereda, B(CN)4, ima najveću otpornost i najmanju efektivnu koncentraciju slobodnih nosioca naboja, tj. najdalje je od metal-izolatorskog prijelaza. Članak interpretira ovakve neočekivane rezultate u okviru teorije Mott-Andersonove lokalizacije kao posljedicu lokaliziranih stanja unutar korelacijskog energijskog procjepa koja nastaju uslijed nereda i otvaraju novi kanal vodljivosti s povećanom efektivnom koncentracijom slobodnih nosioca naboja.

IF Ⓒ 2017