위상 전이는 본질적으로 보편적이며, 가장 흥미로운 것은 단열에서 금속 상태로의 전환입니다. 이 현상은 초전도성 및 거대한 자성상과 같은 많은 매혹적인 특성의 핵심입니다.
VO2는 IMT를 나타내는 재료의 주요 예입니다. 실온에서는 절연체로 전자가 쉽게 흐를 수 없습니다. 그러나 섭씨 68도 이상 가열되면 극적인 변형이 발생하여 금속이되어 전자가 자유롭게 움직일 수 있습니다.
Ryotaro Arita의 수석 저자는“VO2에서 의이 절연체 로의 금속 전이는 이론적으로나 실험적으로 광범위하게 연구되어왔다. "그러나 전환의 정확한 미세한 메커니즘은 여전히 논쟁의 여지가있다."
이 미스터리를 밝히기 위해 ISSP 팀은 시간 분해 된 광 방출 분광법으로 알려진 혁신적인 실험 설정을 사용했습니다. 이 기술은 전례없는 시간적 해상도와 함께 IMT를 겪을 때 VO2의 전자 구조의 변화를 따를 수있었습니다.
이들의 실험은 VO2의 IMT가 전자 스핀, 전하 및 격자 진동 사이의 복잡한 상호 작용에 의해 구동된다는 것을 밝혀냈다. 결과는 전자의 스핀이 공정에서 중요한 역할을하며 전이는 다른 전자 밴드 사이의 미묘한 상호 작용을 포함한다는 것을 시사한다.
Arita는“우리의 연구 결과는 VO2에서 절연체로 금속 전이의 기본 메커니즘에 대한 새로운 통찰력을 제공하고 다른 양자 재료 에서이 매혹적인 현상을 탐색하고 제어 할 수있는 새로운 가능성을 열어줍니다.
Nature Communications에 발표 된이 작품은 IMT의 물리학에 대한 추가 연구를위한 길을 열었으며 양자 재료를 기반으로 새로운 전자 장치의 개발로 이어질 수 있습니다.
