کشف رفتار عجیب‌ ماده‌ای که همزمان رسانا و عایق است

دانشمندان دانشگاه کمبریج دریافته‌اند نوعی ماده‌ که دارای ویژگی‌های خاص الکتریکی است، همزمان به صورت رسانا و عایق عمل می‌کند.

به گزارش بولتن نیوز،  این موضوع منجر به ارائه گروه جدیدی از مواد خواهد شد و درک دانشمندان از چگونگی رفتار فلزات را دستخوش تغییر خواهد کرد.

عایق‌های توپولوژیکی که پیش از این برای محققان شناخته‌شده هستند، می‌توانند بسته به مکان الکترون‌هایشان، همزمان به صورت عایق و رسانا عمل کنند. گفته می‌شود بخش داخلی این مواد به عنوان عایق عمل می‌کند و سطح آن‌ها نیز رساناست.

با این حال، تیم علمی در جدیدترین تحقیقات خود دریافت بخش داخلی ماده‌ای موسوم به هگزابورید ساماریوم (SmB6)، خود می‌تواند همزمان هم به صورت عایق و هم به صورت رسانا عمل کند.

هگزابورید ساماریوم نوعی عایق Kondo است که در دمای اتاق رسانای خوبی است اما در دماهای پایین‌تر از 50 کلوین (223.1- درجه سانتی‌گراد)، تعاملات پیچیده و عجیب بین الکترون‌های آن‌ها موجب می‌شود این مواد به صورت عایق عمل کنند. گرچه این دسته از مواد عجیب هستند، دانشمندان رفتار آن‌ها را به خوبی درک کرده‌اند.

نکته گیج‌کننده درباره هگزابورید ساماریوم که تیم علمی مشاهده کرد این بود که اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی این ماده نشان می‌دهد چنین مولفه‌ای به عنوان عایق رفتار می‌کند. با این حال، تحلیل‌های بیشتر نشان داد این ماده در واقع همزمان فلز خوبی است.

همچنین زمانی که دمای محیط به صفر مطلق نزدیک می‌شود، نوسانات کوانتومی این ماده با پایین‌رفتن دما بیشتر می‌شود و این رفتار با قوانین حاکم بر رفتار فلزهای معمولی تناقض دارد.

دانشمندان هنوز دلیل این رفتار عجیب را درک نکرده‌اند اما گفته می‌شود این ویژگی در گروه مواد جدید که نه رسانا و نه عایق هستند، برای نخستین بار است که مشاهده می‌شود.

کشف رفتار دوگانه فلز-عایق در یک ماده منفرد نظریات کنونی درباره تناقض بنیادین بین عایق‌ها و فلزات را زیر سوال می‌برد.

جزئیات این تحقیق در مجله Science ارائه شده است.