Artist's rendition of spatially seg

Artist's rendition of spatially segregated domains of multipolar order in the Sr2IrO4 crystal. The orientation of the multipolar order in each domain is depicted by the multi-lobed object.
Credit: Liuyan Zhao
A team of physicists led by Caltech's David Hsieh has discovered an unusual form of matter--not a conventional metal, insulator, or magnet, for example, but something entirely different. This phase, characterized by an unusual ordering of electrons, offers possibilities for new electronic device functionalities and could hold the solution to a long-standing mystery in condensed matter physics having to do with high-temperature superconductivity--the ability for some materials to conduct electricity without resistance, even at "high" temperatures approaching -100 degrees Celsius.

"The discovery of this phase was completely unexpected and not based on any prior theoretical prediction," says Hsieh, an assistant professor of physics, who previously was on a team that discovered another form of matter called a topological insulator. "The whole field of electronic materials is driven by the discovery of new phases, which provide the playgrounds in which to search for new macroscopic physical properties."

Hsieh and his colleagues describe their findings in the November issue of Nature Physics, and the paper is now available online. Liuyan Zhao, a postdoctoral scholar in Hsieh's group, is lead author on the paper.

The physicists made the discovery while testing a laser-based measurement technique that they recently developed to look for what is called multipolar order. To understand multipolar order, first consider a crystal with electrons moving around throughout its interior. Under certain conditions, it can be energetically favorable for these electrical charges to pile up in a regular, repeating fashion inside the crystal, forming what is called a charge-ordered phase. The building block of this type of order, namely charge, is simply a scalar quantity--that is, it can be described by just a numerical value, or magnitude.

In addition to charge, electrons also have a degree of freedom known as spin. When spins line up parallel to each other (in a crystal, for example), they form a ferromagnet--the type of magnet you might use on your refrigerator and that is used in the strip on your credit card. Because spin has both a magnitude and a direction, a spin-ordered phase is described by a vector.

Over the last several decades, physicists have developed sophisticated techniques to look for both of these types of phases. But what if the electrons in a material are not ordered in one of those ways? In other words, what if the order were described not by a scalar or vector but by something with more dimensionality, like a matrix? This could happen, for example, if the building block of the ordered phase was a pair of oppositely pointing spins--one pointing north and one pointing south--described by what is known as a magnetic quadrupole. Such examples of multipolar-ordered phases of matter are difficult to detect using traditional experimental probes.

As it turns out, the new phase that the Hsieh group identified is precisely this type of multipolar order.

To detect multipolar order, Hsieh's group utilized an effect called optical harmonic generation, which is exhibited by all solids but is usually extremely weak. Typically, when you look at an object illuminated by a single frequency of light, all of the light that you see reflected from the object is at that frequency. When you shine a red laser pointer at a wall, for example, your eye detects red light. However, for all materials, there is a tiny amount of light bouncing off at integer multiples of the incoming frequency. So with the red laser pointer, there will also be some blue light bouncing off of the wall. You just do not see it because it is such a small percentage of the total light. These multiples are called optical harmonics.

The Hsieh group's experiment exploited the fact that changes in the symmetry of a crystal will affect the strength of each harmonic differently. Since the emergence of multipolar ordering changes the symmetry of the crystal in a very specific way--a way that can be largely invisible to conventional probes--their idea was that the optical harmonic response of a crystal could serve as a fingerprint of multipolar order.

"We found that light reflected at the second harmonic frequency revealed a set of symmetries completely different from those of the known crystal structure, whereas this effect was completely absent for light reflected at the fundamental frequency," says Hsieh. "This is a very clear fingerprint of a specific type of multipolar order."

The specific compound that the researchers studied was strontium-iridium oxide (Sr2IrO4), a member of the class of synthetic compounds broadly known as iridates. Over the past few years, there has been a lot of interest in Sr2IrO4 owing to certain features it shares with copper-oxide-based compounds, or cuprates. Cuprates are the only family of materials known to exhibit superconductivity at high temperatures--exceeding 100 Kelvin (-173 degrees Celsius). Structurally, iridates and cuprates are very similar. And like the cuprates, iridates are electrically insulating antiferromagnets that become increasingly metallic as electrons are added to or removed from them through a process called chemical doping. A high enough level of doping will transform cuprates into high-temperature superconductors, and as cuprates evolve from being insulators to superconductors, they first transition through a mysterious phase known as the pseudogap, where an additional amount of energy is required to strip electrons out of the material. For decades, scientists have debated the origin of the pseudogap and its relationship to superconductivity--whether it is a necessary precursor to superconductivity or a competing phase with a distinct set of symmetry properties. If that relationship were better understood, scientists believe, it might be possible to develop materials that superconduct at temperatures approaching room temperature.

Recently, a pseudogap phase also has been observed in Sr2IrO4--and Hsieh's group has found that the multipolar order they have identified exists over a doping and temperature window where the pseudogap is present. The researchers are still investigating whether the two overlap exactly, but Hsieh says the work suggests a connection between multipolar order and pseudogap phenomena.

"There is also very recent work by other groups showing signatures of superconductivity in Sr2IrO4 of the same variety as that found in cuprates," he says. "Given the highly similar phenomenology of the iridates and cuprates, perhaps iridates will help us resolve some of the longstanding debates about the relationship between the pseudogap and high-temperature superconductivity."

Hsieh says the finding emphasizes the importance of developing new tools to try to uncover new phenomena. "This was really enabled by a simultaneous technique advancement," he says.

Furthermore, he adds, these multipolar orders might exist in many more materials. "Sr2IrO4 is the first thing we looked at, so these orders could very well be lurking in other materials as well, and that's exactly what we are pursuing next."

Story Source:

The above post is reprinted from materials provided by California Institute of Technology. Note: Materials may be edited for content and length.

Journal Reference:

L. Zhao, D. H. Torchinsky, H. Chu, V. Ivanov, R. Lifshitz, R. Flint, T. Qi, G. Cao, D. Hsieh. Evidence of an odd-parity hidden order in a spin–orbit coupled correlated iridate. Nature Physics, 2015; DOI: 10.1038/nphys3517
Cite This Page:
MLA
APA
Chicago
California Institute of Technology. "Physicists uncover novel phase of matter: Finding could have implications for high-temperature superconductivity." ScienceDaily. ScienceDaily, 26 October 2015. .

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ของศิลปิน rendition spatially จำแนกโดเมนสั่งขั้วใน Sr2IrO4 การวางแนวของใบสั่งที่ขั้วในแต่ละโดเมนเป็นภาพวัตถุหลาย lobedเครดิต: Liuyan เจียวทีมนำ โดย David Hsieh ของ Caltech physicists พบแบบปกติเรื่อง - ไม่เป็นโลหะธรรมดา ฉนวนกันความร้อน หรือแม่ เหล็ก ตัวอย่าง แต่สิ่งที่แตกต่างกัน ขั้นตอนนี้ โดยการสั่งซื้อปกติของอิเล็กตรอน มีโอกาสสำหรับฟังก์ชันการทำงานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่ และสามารถเก็บโซลูชันการลึกลับที่ยาวนานในเรื่องบีบไป ด้วยสภาพตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง - ความสามารถในบางวัสดุการไฟฟ้า โดยความต้านทาน แม้อุณหภูมิ "" ใกล้-100 องศาเซลเซียส"การค้นพบของขั้นตอนนี้มีทั้งไม่คาดคิด และไม่ตามทำนายทฤษฎีใด ๆ ก่อน กล่าวว่า Hsieh เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ฟิสิกส์ ที่ก่อนหน้านี้ ในทีมที่ค้นพบตัวของสสารที่เรียกว่าฉนวน topological "ทั้งด้านอิเล็กทรอนิกส์วัสดุถูกควบคุม โดยการค้นพบใหม่ระยะ ให้ playgrounds ในการค้นหาสำหรับคุณสมบัติทางกายภาพ macroscopic ใหม่"Hsieh และเพื่อนร่วมงานของเขาค้นพบในพฤศจิกายนเรื่องธรรมชาติฟิสิกส์อธิบาย และกระดาษมีอยู่ออนไลน์ Liuyan เส้า นักวิชาการนักในกลุ่มของ Hsieh รอผู้เขียนบนกระดาษได้Physicists ที่ได้ค้นพบขณะที่การทดสอบเทคนิคเลเซอร์วัดที่พวกเขาเพิ่งพัฒนาหาสิ่งเรียกว่าขั้วสั่ง เข้าใจสั่งขั้ว ก่อนพิจารณาเป็นคริสตัลกับอิเล็กตรอนย้ายรอบตลอดทั้งการตกแต่งภายใน ภายใต้เงื่อนไข มันสามารถดีหรบ ๆ สำหรับค่าธรรมเนียมเหล่านี้ไฟฟ้าจะดองในขาประจำ แฟชั่นภายในคริสตัล การทำซ้ำเป็นสิ่งเรียกว่าเป็นขั้นตอนการสั่งซื้อค่า บล็อกอาคารสั่ง ชนิดนี้ได้แก่ค่าใช้จ่าย เป็นเพียงสเกลาปริมาณ - นั่นคือ สามารถอธิบายเพียงค่าเลข หรือขนาดได้นอกจากค่าธรรมเนียม อิเล็กตรอนได้อิสระขององศาที่เรียกว่าหมุน เมื่อสปินเป็นแถวขนานกัน (ในแบบคริสตัล ตัวอย่าง), พวกเขาฟอร์ม ferromagnet - ชนิดของแม่เหล็กที่คุณอาจใช้ในตู้เย็นของคุณ และใช้ในแถบบนบัตรเครดิต หมุนได้กับขนาดและทิศทาง มีอธิบายขั้นตอนการสั่งหมุน โดยเวกเตอร์ทศวรรษต่าง ๆ physicists ได้พัฒนาเทคนิคที่ซับซ้อนเพื่อค้นหาทั้งชนิดของขั้นตอนเหล่านี้ แต่ถ้าอิเล็กตรอนในวัสดุจะไม่สั่งหนึ่งในวิธีเหล่านั้น ในคำอื่น ๆ ถ้าใบสั่งถูกอธิบายไม่สเกลาร์ หรือเวกเตอร์แต่บางอย่างมี dimensionality เพิ่มเติม เช่นเมทริกซ์ นี้อาจเกิดขึ้น เช่น ถ้าบล็อกอาคารระยะสั่งของ คู่ oppositely ชี้สปิน - หนึ่งเหนือชี้และชี้ไปที่หนึ่งใต้ - อธิบายไว้ด้วยเรียกว่า quadrupole แม่เหล็ก ตัวอย่างเช่นระยะที่ขั้วสั่งเรื่องยากการใช้คลิปปากตะเข้ทดลองแบบดั้งเดิมดังปรากฎว่า เฟสใหม่ที่กลุ่ม Hsieh ระบุเป็นตรงขั้วใบสั่งชนิดนี้ตรวจขั้วสั่ง กลุ่มของ Hsieh ใช้ลักษณะพิเศษที่เรียกว่าออปติคอลมีค่ารุ่น ซึ่งจัดแสดง โดยของแข็งทั้งหมด แต่โดยปกติจะอ่อนแอมาก โดยทั่วไป เมื่อคุณมองไปที่วัตถุที่ส่องสว่าง ด้วยแสงความถี่เดียว แสงที่คุณเห็นสะท้อนจากวัตถุทั้งหมดได้ที่ความถี่นั้น เมื่อคุณส่องแสงเลเซอร์สีแดงที่กำแพง เช่น ตาของคุณตรวจพบแสงสีแดง อย่างไรก็ตาม สำหรับวัสดุทั้งหมด มีจำนวนเล็ก ๆ ของแสงแสงปิดที่จำนวนเต็มคูณความถี่ขาเข้า ดังนั้น ด้วยตัวชี้เลเซอร์แดง จะมีไฟสีฟ้าบางใหญ่ออกจากผนัง คุณจะไม่เห็นมันได้เช่นเล็กเปอร์เซ็นต์ของแสงรวม ผลคูณเหล่านี้เรียกว่าออปติคัลนิคส์การทดลองของกลุ่ม Hsieh สามารถข้อเท็จจริงว่า ในสมมาตรของผลึกจะเปลี่ยนแปลงความแข็งแรงของ harmonic แต่ละแตกต่างกัน เนื่องจากการเกิดขึ้นของการสั่งซื้อขั้วเปลี่ยนสมมาตรของผลึกในลักษณะเฉพาะเจาะจงมาก - ได้ส่วนใหญ่สามารถมองเห็นคลิปปากตะเข้ปกติ - ความคิดของพวกเขาถูกว่า การตอบสนองมีค่าแสงของผลึกสามารถทำหน้าที่เป็นลายนิ้วมือของขั้วสั่ง"เราพบว่า แสงที่สะท้อนออกมาที่ความถี่ที่มีค่าที่สองเปิดเผยชุดของ symmetries ทั้งหมดแตกต่างจากของโครงสร้างผลึกรู้จัก ในขณะนี้คือขาดงานทั้งหมดสำหรับแสงที่สะท้อนออกมาที่ความถี่พื้นฐาน, " Hsieh กล่าวว่า "นี่คือลายนิ้วมือชัดเจนมากของชนิดของใบสั่งที่ขั้ว"สทรอนเทียม iridium ออกไซด์ (Sr2IrO4), เป็นสมาชิกของคลาสของสารสังเคราะห์ทั่วไปเรียกว่า iridates บริเวณเฉพาะที่นักวิจัยศึกษาได้ ปีผ่านมาไม่กี่ มีจำนวนมากสนใจใน Sr2IrO4 เนื่องจากคุณลักษณะบางอย่างจะใช้ร่วมกับสารประกอบทองแดงออกไซด์ใช้ หรือ cuprates Cuprates เป็นครอบครัวเพียงวัสดุที่เรียกว่าแสดงสภาพตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง - เกิน 100 เคลวิน (-173 องศา) Structurally, iridates และ cuprates จะมีลักษณะคล้าย กเช่น cuprates, iridates มีไฟฟ้าฉนวน antiferromagnets ที่เป็นโลหะมากขึ้นเมื่อมีเพิ่มอิเล็กตรอน หรือเอาออกจากนั้นผ่านกระบวนการเรียกว่าโดปปิงค์เคมี ระดับสูงพอโดปปิงค์จะเปลี่ยน cuprates เป็น superconductors อุณหภูมิสูง และเป็น cuprates พัฒนาจาก ลูกถ้วยเพื่อ superconductors พวกเขาก่อนเปลี่ยนผ่านระยะลึกลับที่เรียกว่า pseudogap ที่มียอดเงินเพิ่มเติมของพลังงานเป็นเปลื้องอิเล็กตรอนจากวัสดุ สำหรับทศวรรษที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้ยังคงจุดเริ่มต้นของการ pseudogap และความสภาพตัวนำยิ่งยวด - ไม่ว่าจะเป็นสารตั้งต้นจำสภาพตัวนำยิ่งยวดหรือระยะการแข่งขัน มีการตั้งค่าแตกต่างของคุณสมบัติสมมาตร ถ้าความสัมพันธ์นั้นได้ดีขึ้นเข้าใจ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า อาจจะสามารถพัฒนาวัสดุที่ superconduct ที่อุณหภูมิใกล้อุณหภูมิห้องล่าสุด ระยะ pseudogap นอกจากนี้ยังมีการสังเกตใน Sr2IrO4 - และ Hsieh ของกลุ่มพบว่า มีใบสั่งขั้วที่มีระบุผ่านหน้าต่างโดปปิงค์และอุณหภูมิที่ pseudogap ที่อยู่ นักวิจัยจะยังคงตรวจสอบว่าทั้งสองทับซ้อนแน่นอน แต่ Hsieh กล่าวว่า การทำงานแนะนำการเชื่อมต่อระหว่างขั้วสั่งและปรากฏการณ์ pseudogap"มีงานมากล่ากลุ่มอื่น ๆ แสดงลายเซ็นของสภาพตัวนำยิ่งยวดใน Sr2IrO4 หลากหลายเหมือนกับที่พบใน cuprates เขากล่าวว่า "ให้ phenomenology สูงคล้ายของ iridates และ cuprates ที iridates จะช่วยให้เราแก้ไขปัญหาบางอย่างของการเจรจาดังว่าเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่าง pseudogap และสภาพตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง"Hsieh กล่าวว่า ความสำคัญของการพัฒนาเครื่องมือใหม่พยายามที่จะค้นพบปรากฏการณ์ใหม่เน้นการค้นหา "นี้จริง ๆ เปิดใช้งาน โดยมีความก้าวหน้าพร้อมเทคนิค เขากล่าวว่านอกจากนี้ เขาเพิ่ม สั่งขั้วเหล่านี้อาจมีอยู่ในวัสดุหลายอย่าง "Sr2IrO4 เป็นสิ่งแรกที่เรามอง ดังนั้นคำสั่งเหล่านี้สามารถดีซุ่มซ่อนในวัสดุอื่น ๆ เช่น และที่ว่าสิ่งเราจะใฝ่หาถัดไป"ต้นเรื่อง:การโพสต์ข้างต้นคือ reprinted จากวัสดุที่มาจากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย หมายเหตุ: อาจมีแก้ไขวัสดุสำหรับเนื้อหาและความยาวสมุดรายวันอ้างอิง:L. เจียว D. H. Torchinsky, H. ชู V. Ivanov, R. Lifshitz, R. ผู้ทรง ต.คี G. Cao, D. Hsieh หลักฐานการสั่งซ่อนพาริตี้คี่ในหมุน – วงโคจรควบคู่ correlated iridate ธรรมชาติฟิสิกส์ 2015 ดอย: 10.1038/nphys3517อ้างอิงหน้านี้:MLAอาป้าชิคาโกสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย " Physicists เปิดเฟสนวนิยายเรื่อง: ค้นหาอาจมีผลกระทบสำหรับสภาพตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงได้" ScienceDaily ScienceDaily, 26 2015 ตุลาคม .

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การกระทำของศิลปินของโดเมนแยกสันนิฐานของการสั่งซื้อ Multipolar คริสตัล Sr2IrO4 การวางแนวทางของการสั่งซื้อ Multipolar ในแต่ละโดเมนเป็นภาพจากวัตถุหลายห้อยเป็นตุ้ม.
เครดิต: Liuyan Zhao
ทีมงานของนักฟิสิกส์นำโดยคาลเทคเดวิด Hsieh ได้ค้นพบรูปแบบที่ผิดปกติของเรื่อง - ไม่โลหะธรรมดาฉนวนกันความร้อนหรือแม่เหล็ก ตัวอย่างเช่น แต่สิ่งที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง ขั้นตอนนี้โดดเด่นด้วยการสั่งซื้อที่ผิดปกติของอิเล็กตรอนมีฟังก์ชันการทำงานที่เป็นไปได้สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่และสามารถถือวิธีการแก้ความลึกลับอันยาวนานในวิชาฟิสิกส์เรื่องย่อต้องทำอย่างไรกับยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง - ความสามารถในการวัสดุบางอย่างที่จะดำเนินการ ไฟฟ้าโดยไม่มีการต่อต้านแม้ในอุณหภูมิที่ "สูง" ใกล้ -100 องศาเซลเซียส. "การค้นพบของขั้นตอนนี้เป็นที่ไม่คาดคิดอย่างสมบูรณ์และไม่อยู่บนพื้นฐานการคาดการณ์ทางทฤษฎีใด ๆ ก่อน" Hsieh, ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่ก่อนหน้านี้อยู่ในทีมกล่าวว่า ที่ค้นพบรูปแบบของอีกเรื่องหนึ่งที่เรียกว่าฉนวนทอพอโลยี "สนามทั้งวัสดุอิเล็กทรอนิกส์เป็นแรงผลักดันจากการค้นพบของขั้นตอนใหม่ที่ให้สนามเด็กเล่นในการที่จะค้นหาสมบัติทางกายภาพใหม่เปล่า." Hsieh และเพื่อนร่วมงานของเขาอธิบายการค้นพบของพวกเขาในฉบับเดือนพฤศจิกายนฟิสิกส์ธรรมชาติและกระดาษ ขณะนี้มีสมาชิก Liuyan Zhao เป็นนักวิชาการที่อยู่ในกลุ่มหลังปริญญาเอกของ Hsieh เป็นผู้เขียนนำบนกระดาษ. ฟิสิกส์ได้ค้นพบขณะที่การทดสอบเทคนิคการวัดที่ใช้แสงเลเซอร์ที่พวกเขาได้รับการพัฒนาเมื่อเร็ว ๆ นี้ที่จะมองหาสิ่งที่เรียกว่าการสั่งซื้อ Multipolar เพื่อให้เข้าใจถึงการสั่งซื้อ Multipolar ก่อนพิจารณาคริสตัลที่มีอิเล็กตรอนย้ายไปรอบ ๆ ตลอดทั้งการตกแต่งภายใน ภายใต้เงื่อนไขบางอย่างก็สามารถเป็นพลังที่ดีสำหรับค่าใช้จ่ายไฟฟ้าเหล่านี้เพื่อหมักหมมในปกติ, การทำซ้ำแฟชั่นภายในผลึกรูปสิ่งที่เรียกว่าค่าใช้จ่ายในขั้นตอนการสั่งซื้อ กลุ่มอาคารประเภทของคำสั่งนี้คือค่าใช้จ่ายเป็นเพียงปริมาณสเกลาร์ - นั่นคือมันสามารถอธิบายได้โดยเพียงแค่ค่าตัวเลขหรือขนาด. นอกจากนี้ในการเรียกเก็บอิเล็กตรอนยังมีระดับของเสรีภาพที่รู้จักกันเป็นสปิน . เมื่อหมุนแถวขนานกัน (ในคริสตัลเป็นต้น) พวกเขาในรูปแบบ ferromagnet - ชนิดของแม่เหล็กที่คุณอาจใช้ในตู้เย็นของคุณและที่จะใช้ในแถบบัตรเครดิตของคุณ เพราะสปินมีทั้งขนาดและทิศทางที่ขั้นตอนการสั่งซื้อสปินอธิบายโดยเวกเตอร์. ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมานักฟิสิกส์ได้มีการพัฒนาเทคนิคที่มีความซับซ้อนที่จะมองหาทั้งสองประเภทนี้ขั้นตอน แต่สิ่งที่ถ้าอิเล็กตรอนในวัสดุที่ไม่ได้สั่งซื้อในหนึ่งในวิธีเหล่านั้นหรือไม่ ในคำอื่น ๆ สิ่งที่ถ้าสั่งซื้อไม่ได้ถูกอธิบายโดยเกลาหรือเวกเตอร์ แต่สิ่งที่มีมิติมากขึ้นเช่นเมทริกซ์? ซึ่งอาจเกิดขึ้นตัวอย่างเช่นถ้าสร้างบล็อกของขั้นตอนการสั่งซื้อเป็นคู่ตรงข้ามชี้หมุน - ชี้ทิศเหนือและทิศใต้ชี้หนึ่ง - อธิบายโดยสิ่งที่เป็นที่รู้จักกัน quadrupole แม่เหล็ก ตัวอย่างดังกล่าวของขั้นตอน Multipolar สั่งของเรื่องเป็นเรื่องยากในการตรวจสอบโดยใช้ยานสำรวจการทดลองแบบดั้งเดิม. ในฐานะที่เป็นมันจะเปิดออกขั้นตอนใหม่ที่กลุ่ม Hsieh ระบุเป็นอย่างแม่นยำชนิดของการสั่งซื้อ Multipolar นี้. เพื่อตรวจสอบการสั่งซื้อ Multipolar กลุ่ม Hsieh ของใช้ผลที่เรียกว่า รุ่นออปติคอลฮาร์โมนิซึ่งเป็นที่แสดงโดยของแข็งทั้งหมด แต่มักจะอ่อนแอมาก โดยปกติเมื่อคุณมองไปที่วัตถุเรืองแสงด้วยความถี่เดียวของแสงทั้งหมดของแสงที่คุณเห็นสะท้อนจากวัตถุที่เป็นที่ความถี่ที่ เมื่อคุณส่องตัวชี้เลเซอร์สีแดงที่ผนังเช่นตาของคุณตรวจพบแสงสีแดง อย่างไรก็ตามสำหรับวัสดุทั้งหมดมีจำนวนเล็ก ๆ ของแสงใหญ่ปิดที่หลายจำนวนเต็มของความถี่ที่เข้ามา ดังนั้นด้วยตัวชี้เลเซอร์สีแดงนอกจากนี้ยังจะมีบางแสงสีฟ้าใหญ่ปิดของผนัง คุณเพียงแค่ไม่เห็นเพราะมันเป็นเช่นร้อยละขนาดเล็กของแสงที่รวม หลายเหล่านี้เรียกว่าฮาร์โมนิแสง. การทดลองของกลุ่ม Hsieh ใช้ประโยชน์ความเป็นจริงที่มีการเปลี่ยนแปลงในสัดส่วนของคริสตัลจะมีผลต่อความแข็งแรงของแต่ละคนแตกต่างกันฮาร์โมนิ นับตั้งแต่การเกิดขึ้นของการสั่งซื้อที่มีการเปลี่ยนแปลงหลายขั้วสมมาตรของผลึกในทางที่เฉพาะเจาะจงมาก - วิธีการที่สามารถเป็นส่วนใหญ่มองไม่เห็นฟิวส์เดิม - ความคิดของพวกเขาก็คือการตอบสนองของฮาร์โมนิแสงของคริสตัลสามารถใช้เป็นลายนิ้วมือของการสั่งซื้อ Multipolar . "เราพบว่าแสงสะท้อนที่ความถี่ฮาร์โมนิเปิดเผยสองชุดของ symmetries สมบูรณ์แตกต่างจากโครงสร้างผลึกที่รู้จักกันในขณะที่ผลกระทบนี้ได้อย่างสมบูรณ์ขาดสำหรับแสงสะท้อนที่ความถี่พื้นฐาน" Hsieh กล่าวว่า "นี่คือลายนิ้วมือที่ชัดเจนของประเภทที่เฉพาะเจาะจงของการสั่งซื้อ Multipolar." สารประกอบเฉพาะที่นักวิจัยได้ศึกษาเป็นธาตุโลหะชนิดหนึ่งอิริเดียมออกไซด์ (Sr2IrO4) ซึ่งเป็นสมาชิกของระดับของสารสังเคราะห์ที่รู้จักกันในวงกว้างเป็น iridates ช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีจำนวนมากได้รับความสนใจใน Sr2IrO4 เนื่องจากคุณสมบัติบางอย่างที่หุ้นกับสารประกอบทองแดงออกไซด์ที่ใช้หรือ cuprates Cuprates เป็นครอบครัวเพียงคนเดียวที่รู้จักกันของวัสดุที่จะแสดงยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง - เกิน 100 เคลวิน (-173 องศาเซลเซียส) การก่อสร้างและ iridates cuprates จะคล้ายกันมาก และชอบ cuprates, iridates กำลังไฟฟ้าฉนวน antiferromagnets ที่เป็นโลหะมากขึ้นเป็นอิเล็กตรอนที่มีการเพิ่มหรือลบออกจากพวกเขาผ่านกระบวนการที่เรียกว่าสารเคมียาสลบ ระดับสูงพอของยาสลบจะเปลี่ยน cuprates เข้าตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงและเป็น cuprates วิวัฒนาการจากการเป็นฉนวนไฟฟ้าที่จะ superconductors พวกเขาการเปลี่ยนแปลงครั้งแรกผ่านขั้นตอนลึกลับที่รู้จักกันเป็น pseudogap ที่จำนวนเงินที่เพิ่มขึ้นของพลังงานที่ต้องใช้ในการดึงอิเล็กตรอนออกจาก วัสดุ. สำหรับทศวรรษที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ได้ถกเถียงกันในที่มาของ pseudogap และความสัมพันธ์กับ superconductivity - ไม่ว่าจะเป็นสารตั้งต้นที่จำเป็นในการ superconductivity หรือขั้นตอนการแข่งขันกับชุดของคุณสมบัติที่แตกต่างกันสมมาตร ถ้าความสัมพันธ์ที่มีความเข้าใจที่ดีกว่านักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามันอาจจะเป็นไปได้ในการพัฒนาวัสดุที่ superconduct ที่อุณหภูมิใกล้อุณหภูมิห้อง. เมื่อเร็ว ๆ นี้ขั้นตอนการ pseudogap ยังได้รับการปฏิบัติใน Sr2IrO4 - กลุ่ม Hsieh ได้พบว่าการสั่งซื้อ Multipolar พวกเขาได้ระบุ อยู่เหนือหน้าต่างยาสลบและอุณหภูมิที่ pseudogap ที่เป็นปัจจุบัน นักวิจัยยังคงตรวจสอบว่าทั้งสองซ้อนทับกันว่า แต่ Hsieh กล่าวว่างานที่แสดงให้เห็นการเชื่อมต่อระหว่างการสั่งซื้อ Multipolar และปรากฏการณ์ pseudogap ได้. "นอกจากนี้ยังมีการทำงานที่ผ่านมามากโดยกลุ่มอื่น ๆ ที่แสดงลายเซ็นของ superconductivity ใน Sr2IrO4 ของความหลากหลายเช่นเดียวกับที่พบใน cuprates "เขากล่าว "ให้ปรากฏการณ์ที่คล้ายกันอย่างมากของ iridates และ cuprates ที่ iridates อาจจะช่วยให้เราแก้ไขบางส่วนของการอภิปรายที่ยาวนานเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่าง pseudogap และยิ่งยวดอุณหภูมิสูง." Hsieh กล่าวว่าการค้นพบเน้นความสำคัญของการพัฒนาเครื่องมือใหม่ที่จะพยายามที่จะ ค้นพบปรากฏการณ์ใหม่ "นี่คือการเปิดใช้งานจริงๆโดยความก้าวหน้าเทคนิคพร้อมกัน" เขากล่าว. นอกจากนี้เขากล่าวเสริมว่าคำสั่งเหล่านี้อาจจะมีอยู่หลายขั้วในวัสดุอื่น ๆ อีกมากมาย "Sr2IrO4 เป็นสิ่งแรกที่เรามองที่ดังนั้นคำสั่งเหล่านี้เป็นอย่างดีอาจจะแอบซุ่มอยู่ในวัสดุอื่น ๆ เช่นกันและนั่นคือสิ่งที่เราจะดำเนินต่อไป." เรื่องราวที่มา: โพสต์ข้างต้นจะพิมพ์จากวัสดุที่จัดไว้ให้โดยสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย . หมายเหตุ: วัสดุอาจจะแก้ไขสำหรับเนื้อหาและระยะเวลา. วารสารอ้างอิง: ลิตร Zhao, DH Torchinsky เอชชูโวลต์ Ivanov หม่อมราชวงศ์ Lifshitz หม่อมราชวงศ์หินเหล็กไฟตฉีกรัมเฉา, D. Hsieh หลักฐานของความเท่าเทียมกันแปลกเพื่อที่ซ่อนอยู่ในสปินวงโคจรคู่ iridate ความสัมพันธ์ ฟิสิกส์ธรรมชาติ, 2015; DOI: 10.1038 / nphys3517 Cite หน้านี้: มลาAPA ชิคาโกสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย "นักฟิสิกส์ค้นพบขั้นตอนนวนิยายเรื่อง: การค้นหาอาจมีความหมายสำหรับยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง." วิทยาศาสตร์ วิทยาศาสตร์, 26 ตุลาคม 2015








































.

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การแสดงดนตรีของศิลปิน โดยเปลี่ยนโดเมนของการสั่งซื้อซึ่งมีมากกว่าสองขั้วใน sr2iro4 คริสตัล การวางแนวของคำสั่งซึ่งมีมากกว่าสองขั้วในแต่ละโดเมน คือ ภาพวัตถุมีหลาย liuyan จ้าว

เครดิต : ทีมนักฟิสิกส์นำโดย คาลเทค เดวิด Hsieh ได้ค้นพบรูปแบบของวัตถุที่ผิดปกติ . . . ไม่ใช่แบบโลหะ , ฉนวนกันความร้อน หรือ แม่เหล็ก เช่น แต่สิ่งที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงในระยะนี้ ลักษณะ โดยมีการสั่งซื้อที่ผิดปกติของอิเล็กตรอน มีความเป็นไปได้สำหรับการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่และสามารถถือการแก้ไขความลึกลับอันยาวนานในเรื่องย่อฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิสูง -- ความสามารถในวัสดุบางเนินไฟฟ้าโดยไม่มีการต่อต้าน แม้แต่ใน " สูง " อุณหภูมิถึง 100 องศาเซลเซียส

" การค้นพบของขั้นตอนนี้เป็นสิ่งที่คาดไม่ถึง และไม่ยึดการทำนายทางทฤษฎีใด ๆก่อน ว่า เส ผู้ช่วยศาสตราจารย์ฟิสิกส์ที่เคยเป็นทีมที่ค้นพบอีกรูปแบบหนึ่งของเรื่องเรียกว่าฉนวนทอพอโลยี” เขตข้อมูลทั้งหมดของวัสดุอิเล็กทรอนิกส์จะถูกขับเคลื่อนโดยการค้นพบของเฟสใหม่ซึ่งให้ playgrounds ในการที่จะค้นหาสมบัติทางกายภาพใหม่เปล่า "

เส และเพื่อนร่วมงานอธิบายของพวกเขาค้นพบในพฤศจิกายนปัญหาของธรรมชาติของฟิสิกส์ และกระดาษ สามารถใช้ได้ออนไลน์ liuyan Zhao , นักศึกษาปริญญาเอกในมาเลเซียของกลุ่มเป็นผู้เขียนหลักในกระดาษ

นักฟิสิกส์ได้ค้นพบขณะทดสอบเลเซอร์ที่ใช้เทคนิคการวัดว่าพวกเขาเมื่อเร็ว ๆนี้พัฒนาขึ้นเพื่อค้นหาสิ่งที่เรียกว่าสั่งซึ่งมีมากกว่าสองขั้ว . จะเข้าใจคำสั่งซึ่งมีมากกว่าสองขั้วแรกพิจารณาคริสตัลกับอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ตลอดภายในของมัน ภายใต้เงื่อนไขบางอย่าง มันยังเป็นมงคลสุนัตสำหรับค่าธรรมเนียมไฟฟ้าเหล่านี้ไปยังกองขึ้นในทั่วไปาแฟชั่นภายในคริสตัล สร้างสิ่งที่เรียกว่าค่าธรรมเนียมสั่งเฟส การสร้างบล็อกของคำสั่งประเภทนี้ ได้แก่ ค่าธรรมเนียม เป็นเพียงปริมาณสเกลาร์ นั่นคือ มันสามารถอธิบายได้โดยแค่ตัวเลขค่าหรือขนาด

นอกจากเสียอิเล็กตรอนยังมีระดับของเสรีภาพ เรียกว่าปั่น เมื่อหมุนเรียงขนานกัน ( ในคริสตัล , ตัวอย่างเช่น )พวกเขาฟอร์ม ferromagnet -- ชนิดของแม่เหล็กที่คุณอาจใช้ในตู้เย็นของคุณและถูกใช้ในแถบบนบัตรเครดิตของคุณ เพราะปั่นได้ทั้งขนาดและทิศทางการหมุนสั่งเฟสอธิบายโดยเวกเตอร์

ช่วงหลายทศวรรษ นักฟิสิกส์ได้พัฒนาเทคนิคที่ซับซ้อนเพื่อหาของเหล่านี้ประเภทของขั้นตอนแต่ถ้าอิเล็กตรอนในวัสดุยังไม่สั่ง หนึ่งในวิธีเหล่านั้น ในคำอื่น ๆถ้าคำสั่งถูกอธิบายไม่ได้ด้วยสเกลาร์หรือเวกเตอร์แต่บางอย่างกับ dimensionality มากขึ้นเช่นเมทริกซ์ ? นี้อาจเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่นถ้าบล็อกอาคารของสั่งระยะคือ คู่ของทิศทางตรงกันชี้สปิน -- หนึ่งชี้ทิศเหนือและใต้ -- หนึ่งที่ชี้ไว้โดยสิ่งที่เรียกว่าสี่ขั้วแม่เหล็ก ตัวอย่าง เช่น ซึ่งมีมากกว่าสองขั้วสั่งขั้นตอนของเรื่องจะยากที่จะตรวจสอบการใช้โพรบแบบดั้งเดิม

มันเปิดออกใหม่ระยะที่แน่นอนของสินค้ากลุ่ม Hsieh ระบุซึ่งมีมากกว่าสองขั้วชนิดนี้

ตรวจสอบการสั่งซื้อซึ่งมีมากกว่าสองขั้ว เส , กลุ่มใช้ผลแสงฮาร์เรียกรุ่น ซึ่งมีทั้งของแข็ง แต่มักจะอ่อนมาก . โดยทั่วไปแล้ว เมื่อคุณมองไปที่วัตถุสว่างโดยความถี่เดียวของแสงทั้งหมดของแสงที่คุณเห็นที่สะท้อนจากวัตถุที่ความถี่ เมื่อฉายแสงเลเซอร์สีแดงที่ผนัง เช่น ตาของคุณจะตรวจจับแสงแดง อย่างไรก็ตาม สำหรับวัสดุทั้งหมด มีจํานวนเล็ก ๆของแสง แสงที่เป็นจำนวนเท่าของความถี่ที่เข้ามา ดังนั้นด้วยตัวชี้เลเซอร์สีแดง จะมีบางสีฟ้าอ่อนแสงออกจากผนังคุณก็ไม่ได้ดูเพราะมันเป็นเช่นร้อยละขนาดเล็กของแสงทั้งหมด หลายเหล่านี้จะเรียกว่าแสงฮาร์มอนิ ทดลองเสกลุ่ม

ใช้ความจริงที่ว่า การเปลี่ยนแปลงในสมมาตรของผลึกจะมีผลต่อความแข็งแรงของแต่ละค่าต่างกันตั้งแต่การเกิดขึ้นของการสั่งซื้อการเปลี่ยนแปลงซึ่งมีมากกว่าสองขั้วสมมาตรของผลึกในแบบที่เฉพาะทางที่สามารถไปมองไม่เห็นฟิวส์ธรรมดา -- ความคิดของพวกเขาคือการประสานกันของคริสตัลแสงจะเป็นลายนิ้วมือของการสั่งซื้อซึ่งมีมากกว่าสองขั้ว .

" เราพบว่าแสงสะท้อนที่ความถี่ฮาร์มอนิกที่สองพบชุดของสมมาตรอย่างสมบูรณ์แตกต่างจากคนที่รู้จักโครงสร้างผลึก และผลกระทบนี้จะหายไปอย่างสมบูรณ์แสงสะท้อนที่ความถี่มูลฐาน , กล่าวว่า " เส " นี้คือลายมือที่ชัดเจนมากของประเภทเฉพาะของสินค้าซึ่งมีมากกว่าสองขั้ว "

โดยเฉพาะบริเวณที่นักวิจัยได้ศึกษาคือปริมาณธาตุอิริเดียม ออกไซด์ ( sr2iro4 ) , สมาชิกของระดับของสารสังเคราะห์ที่รู้จักกันในวงกว้าง เช่น iridates . กว่าไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีความสนใจมากใน sr2iro4 เนื่องจากคุณสมบัติมันหุ้นกับคอปเปอร์ออกไซด์ที่ใช้สารบางอย่าง หรือ คิวเปรต .คิวเปรตคือครอบครัวของวัสดุที่รู้จักกันเพื่อแสดงสภาพนำยวดยิ่งอุณหภูมิสูง -- ที่เกิน 100 เคลวิน ( - 173 องศาเซลเซียส ) โครงสร้างและ iridates คิวเปรตจะคล้ายกันมาก และเหมือน คิวเปรต iridates เป็นฉนวน antiferromagnets , ไฟฟ้าที่เป็นโลหะมากขึ้นเป็นอิเล็กตรอนเพิ่มหรือลบออกจากพวกเขาผ่านกระบวนการที่เรียกว่าสารโด๊ประดับที่สูงพอเวลาจะเปลี่ยน คิวเปรตในอุณหภูมิสูง และ เป็น คิวเปรตมีวิวัฒนาการจากการฉนวนตัวนำกับพวกเขาก่อนการเปลี่ยนผ่านลึกลับขั้นตอนที่รู้จักกันเป็นช่องว่างพลังงานเทียม ซึ่งเป็นจำนวนที่เพิ่มขึ้นของการใช้พลังงานเป็นสิ่งจำเป็นที่จะตัดอิเล็กตรอนออกจากวัสดุ สำหรับทศวรรษที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์มีการถกเถียงที่มาของช่องว่างเทียมและความสัมพันธ์ของสภาพตัวนำยิ่งยวด -- ไม่ว่าจะเป็นสารตั้งต้นที่จำเป็นยวดยิ่งหรือแข่งขันระยะกับชุดที่แตกต่างของสมบัติสมมาตร ถ้าความสัมพันธ์ที่เข้าใจดีขึ้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามันอาจเป็นไปได้ที่จะพัฒนาวัสดุที่ superconduct ที่อุณหภูมิใกล้อุณหภูมิห้อง .

เมื่อเร็วๆ นี้เป็นช่องว่างพลังงานเทียมเฟสยังได้รับการตรวจสอบในและเส sr2iro4 -- กลุ่มพบว่ามีการสั่งซื้อซึ่งมีมากกว่าสองขั้วมีระบุอยู่แล้วมากกว่าการเติมและหน้าต่างอุณหภูมิที่ช่องว่างพลังงานเทียมที่เป็นปัจจุบัน นักวิจัยกำลังตรวจสอบอยู่ว่าสองซ้อนกันแน่ แต่เสบอกว่างานชี้ให้เห็นความสัมพันธ์ระหว่างการสั่งซื้อซึ่งมีมากกว่าสองขั้วและปรากฏการณ์ช่องว่างพลังงานเทียม .

" นอกจากนี้ล่าสุดมากทำงานกลุ่มอื่นแสดงลายเซ็นสภาพใน sr2iro4 ของหลากหลายเดียวกันที่พบใน คิวเปรต , " เขากล่าว . " ให้ปรากฏการณ์ที่คล้ายกันอย่างมากของ iridates คิวเปรต iridates และอาจจะช่วยให้เราแก้ปัญหาบางส่วนของแนวทางการอภิปรายเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างช่องว่างพลังงานเทียม และอุณหภูมิสูง

"เส บอกว่า การเน้นความสำคัญของการพัฒนาเครื่องมือใหม่เพื่อพยายามที่จะค้นพบปรากฏการณ์ใหม่ . นี้จริงๆคือ เปิดใช้งาน โดยการพัฒนาเทคนิคพร้อมกัน , " เขากล่าว .

นอกจากนี้ เขาเพิ่ม คำสั่งซึ่งมีมากกว่าสองขั้วเหล่านี้อาจมีอยู่ในวัสดุหลาย . " sr2iro4 เป็นสิ่งแรกที่เราเห็น ดังนั้น คำสั่งเหล่านี้ อาจจะซ่อนอยู่ในวัสดุอื่น ๆเช่นกันและนั่นคือสิ่งที่เราจะติดตามต่อไป "

เรื่องราวที่มา :

โพสต์ข้างต้นเป็นพิมพ์จากวัสดุที่จัดโดยสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย หมายเหตุ : วัสดุอาจจะแก้ไขเนื้อหาและความยาว .

วารสารอ้างอิง :

L . Zhao DH torchinsky เอช ชู วี อาร์ lifshitz Ivanov , R . . . ฉี กรัม เคา , D . เส .หลักฐานของพาริตี้คี่ที่ซ่อนเพื่อหมุนออร์บิทคู่มีความสัมพันธ์ iridate . ธรรมชาติของฟิสิกส์ 2015 ; ดอย : 10.1038 / nphys3517
อ้างถึงหน้านี้ :



APA MLA ชิคาโกสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย " . นักฟิสิกส์ค้นพบเฟสใหม่ของเรื่อง : การหาได้ผลกระทบต่ออุณหภูมิสูง " sciencedaily . sciencedaily 26 ตุลาคม 2015 < www.sciencedaily .ขาย / ประชาสัมพันธ์ / 2015 / 10 / 151026172548 . htm
>