Supereroankortasunaren mosaikoa

Donostia International Physics Center-eko (DIPC) ikerketa-talde batek aurrerapauso handia egin du trantsizio-metalen dikalkenogenuro (TMD) deritzen material batzuen supereroankortasuna ulertzeko. Ikerketa horrek Nano Letters aldizkari ospetsuaren azken edizioan ikusi du argia, eta argitu du nola gertatzen den, eskala mikroskopikoan, supereroankortasuna halako materialetan, karga-dentsitatearen uhin bat dagoenean.

TMD materialak bidimentsionalak dira, eta oso-oso moldakorrak. Grafenoa bezala esfolia daitezke, eta, beraz, geruza bidimentsionalak lor daitezke. Horri esker, ezin egokiagoak dira propietate espezifikoko materialak diseinatzeko. TMD materialek propietate elektroniko erabat desberdinak izan ditzakete trantsizio-metala aldatze hutsarekin: erdieroaleak izan daitezke (MoS₂), metalak izan daitezke (TiSe₂) eta supereroaleak ere bai (NbSe₂).

TMD material horietako batzuk supereroaleak dira, eta, gainera, beste fase elektroniko batzuk ere izan ditzakete; adibidez, karga-dentsitatearen uhina deritzona (ingelesez CDW), materialaren gaineko banaketa elektronikoan dagoen "olatu" moduko bat. Ikerketa honetan aztertutako TMD materialetako batean (TAS₂) ikusi da dentsitatearen uhin horren eraginez materiala isolatzaile bihurtzen dela, eta, beraz, ez dago supereroankortasunik. Hala ere, materialen familia horretan gradualki ordezten bada sufrea (S) selenioarekin (Se), bada une bat non supereroankortasuna berez sortzen baita. Horixe gertatzen da ikertu den materialarekin (TaSSe). Material horren atomoen erdiak sufre-atomoak dira, eta beste erdiak selenio-atomoak.

DIPCko ikerlari-taldearen helburua da ikertzea zergatik sortzen den supereroankortasuna aleazio horietan nahiz eta, printzipioz, CDW faseak isolatzaile-izaera ematen dien. Bitxia bada ere, materialaren CDW fasea erabat aldatzen eta "apurtzen" delako sortzen da supereroankortasuna TaSSe materialean. Apurketa horren ondorioz, nanometro gutxi batzuetako eremu batzuk eratzen dira, zeinak mosaiko bat eratzen duten "tesela" edo piezatxoen lana egiten baitute, eta mosaiko-itxura hartzen du faseak (halaxe deitzen zaio CDW fase berri horri). Mosaiko-fase berri horrek (ikusi irudia) ertz ugari sortzen ditu teselen artean. Pentsatu izan da ertz horiek materialaren metalikotasunarekin erlazionatuta daudela eta, beraz, supereroankortasunaren jatorriarekin.

DIPCko ikertzaileek CDW fase horren eta halako materialen supereroankortasunaren arteko mendetasun konplexua aztertu dute, bereizmen handiko tunel-efektuko mikroskopioz (STM) lortutako neurrietan oinarrituta. Ikertaldeak frogatu ahal izan duenez, supereroankortasuna sor dadin CDW faseak mosaiko-itxura izan behar badu ere, supereroankortasuna ez da sortzen teselen arteko ertzetan. Aitzitik, "STMz ikusten denez, tenperatura kritiko supereroalearen gainetik ere, material guztia da metalikoa, ez ertzetakoa bakarrik", azaldu du Miguel Moreno Ugeda DIPCko Ikerbasque ikertzaile eta ikerlanaren autoreetako batek. "Tenperatura are gehiago jaitsi eta materiala supereroale bihurtzean, ikusten dugu supereroankortasuna ez dela toki jakin batzuetara mugatzen, baizik eta material osora homogeneoki zabaltzen dela", gaineratu du Ugedak.

Gainera, azalpen berri bat proposatzen dute. Supereroankortasuna agertzen bada, ez da ertz metalikoei esker, baizik eta CDWaren desordena bertikalari esker, zeinaren eraginez mosaiko-fasea independenteki agertzean baita material-geruza bakoitzean (TMD materiala hostopil edo hosto-multzo lerrokatu gabe baten gisa irudika dezakegu); lerrokatu gabe dauden mosaiko-fase horien ondorioz metal bihurtzen da sistema, eta horrek supereroankortasuna agertzea ahalbidetzen du.

Ikerlanaren parte gehiena DIPCko ikertzaileek egin dute. "Ederra izan da halako lan borobila ia erabat etxean egin ahal izatea; pertsonalki ilusio handia egiten dit", esan du Miguel Moreno Ugedak, inpaktu handiko emaitzak lortzeko barne-lankidetzaren balioa nabarmentzeaz bat.

Ikerketaren izaera, berez, funtsezkoa den arren, sistema bidimentsionaletako desordenatik sortzen den supereroankortasun-mota hori erabakigarria izan daiteke gailu kuantiko berriak diseinatzeko. Momentuz, ikerlanak informazio giltzarria eman du halako material nabarmenetan dauden fase elektroniko desberdinen arteko interakzioa ulertzeko.