Исследуя свойства изолятора Мотта, команда исследователей из Бостонского колледжа, Массачусетского технологического института и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре обнаружила неуловимый магнитный сигнал атомного масштаба. Об открытии исследователи сообщили в журнале Nature Physics.

Изоляторы Мотта характеризуется локализацией электронов из-за сильных электрон-электронных взаимодействий, и это, как правило, сопровождается магнитным упорядочением. Эти соединения необычны тем, что согласно теории проводимости они должны быть проводниками, однако проявляют свойства изоляторов.

Ученые создали изолятор Мотта на основе иридата стронция. Исследователи стремились измерить заряд и спин отдельных атомов в материале, чтобы полностью понять физику, которая лежит в основе необычных свойств этого материала.

Используя спин-поляризационную сканирующую туннельную микроскопию (СП-СТМ), команда смогла впервые получить заявленные данные. Эти измерения помогают понять, как антиферромагнитный изолятор Мотта изменятся, если добавлять к нему носители заряда. К этому эксперименту ученых сподвиг тот факт, что некоторые изоляторы Мотта, легированные определенными металлами, становятся высокотемпературными сверхпроводниками.

Проследив изменение материала с добавлением носителей заряда, исследователи обнаружили, что при низком уровне легирования однородный антиферромагнитный порядок электронов материала становится фрагментированным, «пятнистым». Это происходит вблизи границы перехода изолятора в проводник.

По словам ученых, полученные результаты способствуют более глубокому пониманию уникальных характеристик изоляторов Мотта, а также позволяют использовать СП-СТМ в качестве мощного инструмента, способного выявлять информацию атомарного масштаба в сложных оксидах.