研究：频谱中的意外峰值颠覆了奇异量子材料的传统模型

导读：在一个将给理论家带来很多思考的发现中，一个由日本理化学研究所科学家组成的团队在向一种被称为莫特绝缘体的材料中注入电子时观察到了一种意想不到的反应。

据外媒报道，在一个将给理论家带来很多思考的发现中，一个由日本理化学研究所科学家组成的团队在向一种被称为莫特绝缘体的材料中注入电子时观察到了一种意想不到的反应。这一观察有望让物理学家对这种材料有新的认识，它与高温超导体密切相关。

大块的硅和莫特绝缘体都不导电，但原因却非常不同。在硅中，电子被紧紧地束缚在原子上，需要大量的能量才能成为移动的传导电子。相反，在莫特绝缘体中，电子可能没有与原子紧密结合，但它们的运动反而受到相互排斥的限制。

莫特状态的出现来自于电子之间的相互作用，导致了不寻常的特性。日本理化学研究所新兴物质科学中心（CEMS）的Christopher Butler说：“莫特绝缘体中电子的少量过剩或不足可以导致高温超导性，这在未来可能具有巨大的实用价值。在莫特绝缘的二硫化钽中，电子不是在每个原子上定位，而是在预先存在的'电荷密度波'的波峰上。由于电荷密度波相当微妙，莫特状态可以很容易地被调整。"

但是，为了利用这种莫特绝缘状态和承载它的电荷密度波的潜力，科学家需要更好地了解连接它们的物理学。

现在， Butler和三位同事（都在CEMS）利用扫描隧道显微镜的尖端向莫特绝缘体添加了过量的电子，并观察到了一个令人惊讶的反应--隧道光谱显示了一个意外的特征，一个在离子晶格中掀起振动的不同状态。

莫特绝缘体的传统理论模型预测，该光谱应该是平滑的和不描述的。“最令人惊讶的是，我们在隧道光谱测量中看到了如此意外的特征，”Butler说。“它们可能表明有些事情正在发生，超出了通常理论的范围。”

Butler指出，一些理论计算确实预测了与他的团队所看到的类似的尖锐特征，但它们涉及到被称为类粒子的粒子状实体，这是有争议的，因为它们被认为不存在于真正的莫特绝缘体。Butler说：“对于这一观察，有一些竞争性的解释，争议性较小。但是如果最终发现表明类粒子存在的计算结果是正确的，它可能会动摇对莫特绝缘体的理论理解。”