神秘的Mott相變可望打造更好的電子元件？

　　“莫特相變”(Mott transition)至今仍是一個(gè)未能充份理解的現象，只知道它發(fā)生在轉移金屬硫族化合物和金屬氧化物的過(guò)程中。一般認為它是一種可受熱驅動(dòng)的絕緣體—金屬相變元件，但也可以經(jīng)由電流、壓力與摻雜以及透過(guò)原子級薄層內的量子限制調整結構。

　　在這方面的最新發(fā)現來(lái)自荷蘭溫特大學(xué)(University of Twente)奈米技術(shù)研究所MESA+ Insitute以及美國能源部(DoE)阿貢國家實(shí)驗室(Argonne National Laboratory)的研究人員共同組成的跨國研究團隊。

　　這個(gè)發(fā)現連結了相變的經(jīng)典與量子力學(xué)觀(guān)點(diǎn)，并揭露了目前所知有限的非平衡物理學(xué)。大部份的物理學(xué)依據的主要前提假設是系統趨向于達到穩定且平衡的狀態(tài)。而根據研究人員表示，新的發(fā)現可望根據Mott相變元件進(jìn)一步發(fā)展出一種更有效益的電子產(chǎn)品形式。

　　研究人員針對固定或流動(dòng)的磁渦流研究配置了相關(guān)實(shí)驗，以辨識超導體的特性。他們發(fā)現，系統的表現就像是由電流(而不是由溫度)驅動(dòng)的Mott 相變元件一樣。

　　根據阿頁(yè)國家實(shí)驗室表示，Mott 相變是不是一種量子現象目前還不是很清楚，而研究??人員也一直到現在才有機會(huì )直接觀(guān)察Mott 相變——透過(guò)電流驅動(dòng)整個(gè)系統，使其從絕緣體轉變成金屬狀態(tài)的相變過(guò)程。

　　溫特大學(xué)的研究人員在金質(zhì)薄膜上建立了一套包含90，000個(gè)超導鈮的納米級島。在此配置下，磁渦流透過(guò)將能量淺凹沈入像蛋盒的布置中確定最小能量配置，并使材料作為Mott絕緣體表現，因為如果施加的電流較小，渦流并不會(huì )移動(dòng)。

　　然而，當施加個(gè)足夠大的電流時(shí)，系統翻轉成為一種導電金屬，研究人員們則觀(guān)察到一種動(dòng)態(tài)的Mott相變;材料的特性隨電流驅動(dòng)平衡而發(fā)生改變。

　　“我們可以經(jīng)由控制，透過(guò)在系統上施加電流，誘導固定的渦流狀態(tài)向流動(dòng)的渦流狀態(tài)發(fā)生相變，”溫特大學(xué)研究小組負人Hans Hilgenkamp表示，“研究我們所打造的這套人造系統中所發(fā)生的相變是十分有趣的，而且還可能更進(jìn)一步觀(guān)察到實(shí)際材料中的電子轉變?！?/p>

　　阿貢國家實(shí)驗室研究員Valerii Vinokur表示，“再者，這套系統將會(huì )是對于非平衡物理學(xué)建立一個(gè)通盤(pán)瞭解的關(guān)鍵，以及物理學(xué)上的一項重大突破?！?/p>