TSUKUBA, Japan, Aug. 31, 2023 — Isang pangkat na pinamunuan ng isang mananaliksik sa Research Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA) sa Japan ay tumalunton sa pakikipag-ugnayan ng plasma oscillations at mga electron sa cuprate superconductors, nagbubukas ng liwanag sa paglitaw ng plasmarons—natatanging quasiparticles na pinapatakbo ng charge fluctuations sa loob ng sistema.
Image: https://cdn.kyodonewsprwire.jp/prwfile/release/M105739/202308288564/_prw_PI1fl_p9M5a59h.jpg
Ang mga metallic na sistema ay nagpapakita ng plasmons—quanta ng collective electron oscillation—bilang elementary charge excitations. Kamakailan lamang, ito ay kumpirmado kahit sa mataas na temperatura ng cuprate superconductors, mga materyales na may potensyal na irebolusyonize ang susunod na henerasyon ng electronics. Gayunpaman, ang pag-aaral sa pakikipag-ugnayan ng plasmons at mga electron sa ganitong mga materyales ay naglalahad ng natatanging mga hamon dahil sa kanilang strongly correlated nature at layered structure.
Kamakailan lamang, isang pangkat ng pananaliksik, kabilang ang Principal Researcher na si Hiroyuki Yamase sa MANA sa Japan, at si Dr. Matias Bejas at Prof. Andres Greco mula sa UNR-CONICET sa Rosario, Argentina, ay tumutok sa pang-unawa sa impluwensya ng plasmons sa electron dispersion sa mga cuprates, humantong sa pagtuklas ng kawili-wiling quasiparticles na tinatawag na “plasmarons” sa mga materyal na ito.
“Hindi tulad ng phonons at magnetic fluctuations, ang plasmons sa mga cuprates ay hindi nagpapakita ng sarili bilang kinks sa electron dispersion. Sa halip, nagbibigay sila ng plasmarons, na binubuo ng bosonic fluctuations na nauugnay sa local na pagpigil na ipinataw ng malakas na electron correlations sa halip na ang pangkaraniwang charge-density fluctuations,” paliwanag ni Dr. Yamase. Pinapakita ng pagkatuklas na ito ang natatanging katangian ng plasmarons sa cuprate superconductors.
Natuklasan ng mga mananaliksik na ang optical plasmon ang responsable para sa paglitaw ng plasmarons, bumubuo ng karagdagang band sa one-particle excitation spectrum. Napakatanyag, ang mga plasmaron na hula sa mga cuprates ay nagpapakita ng mga pagkakatulad sa mga tinalakay sa iba pang metallic na mga sistema, kabilang ang alkali metals, graphene, monolayer transition-metal dichalcogenides, semiconductors, diamond, at SrIrO3 films. Ito ay nagmumungkahi ng pangkalahatang paglalapat ng konsepto ng plasmarons sa metallic na mga sistema sa labas ng mga cuprates, nangangahulugan na ang mga natuklasan ay maaaring ilapat sa isang kasaganaan ng bagong metallic quantum materials.
“Ang mga pananaw na nakamit mula sa pananaliksik na ito ay magkakaroon ng mahalagang mga implikasyon para sa engineering ng band structure sa metallic quantum materials,” binigyang-diin ni Dr. Yamase.
Bilang panghuli, ang pang-unawa sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng plasmons at mga electron, partikular ang paglitaw ng plasmarons, ay maaaring magbigay ng mahalagang kaalaman para manipulahin at i-tailor ang mga katangian ng metallic na mga sistema at magdisenyo ng mga bagong materyales para sa mga bagong application.
Research Highlights Vol. 84
https://www.nims.go.jp/mana/research/highlights/vol84.html
MANA Research Highlights
https://www.nims.go.jp/mana/ebulletin/index.html
SOURCE Research Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA), National Institute for Materials Science (NIMS)
