东北大学
单层1T-TaSe2和1T-NbSe2的晶体结构
大卫之星团簇的示意图，其中扭曲的十二个钽/铌原子围绕一个钽/铌原子
信用:佐藤孝文等人 超导性是一种独特的特性，用来使磁共振成像机和粒子加速器能够工作，但它基于温度的限制限制了它的应用
超导性始于远低于冰点的温度，但随着温度的升高，电阻突然恢复，可能会破坏系统
如果超导性能在室温下持续存在，它在先进电子、储能和可持续发展方面的潜在用途可能是指数级的
一个国际团队可能已经朝着实现室温下诱导超导所需的控制迈出了第一步
他们在10月10日公布了他们的发现
自然通讯7
由日本东北大学高级材料研究所(WPI-AIMR)教授佐藤隆夫领导的研究人员研究了一种由一个钽原子和两个硒原子(1T-TaSe2)组成的过渡金属二硫化物
这种金属原子般薄，在凝聚态物质中呈现出从金属过渡到非金属的奇怪特性
它的原子和电子相互作用可以被操纵，使它从导电材料变成电阻材料，称为莫特绝缘体
佐藤说:“电子相关性、维度和各种量子相的出现之间的相互作用是凝聚态物理中一个长期存在的问题。”他指出，莫特物理和超导似乎有直接关系，但实验探索一直很困难
莫特绝缘体的电子之间有很强的相互作用
这些相互作用被称为库仑力，超过了部分填充系统中电子和原子之间的带宽
在1T-TaSe2中，这种奇特的行为可以通过电荷密度波来增强，电荷密度波由高度有序的流动电子组成，具有导电性
佐藤说:“为了功能化这样一个复杂的相——莫特绝缘体中的二维电荷密度波——提高转变温度至关重要。”
体材料和单层材料中的电子跳跃示意图
由于相邻层之间的电子跳跃，块状材料的Mott绝缘相可以通过加热和光照射容易地转变成金属相
另一方面，单层材料对这些扰动非常稳健，因为层间跳跃本质上是不存在的
信用:佐藤孝文等人 研究人员使用光谱学技术来检查材料中的能量和运动是如何变化的，发现这种极其薄的绝缘体似乎将其成分重新排列成大卫之星
这种排列是目标复合相的结果，似乎依赖于对带宽的控制，通过在电子之间产生更强的相互作用，以更有序的方式保持它们
更关键的是，根据佐藤的说法，这种安排似乎还能承受更高的温度，并能激发粒子进入不同的组织
佐藤说:“我们发现了一种独特的、纯粹的二维莫特绝缘体相，它对各种扰动(如加热和光激发)极其鲁棒。”
“这与体3D材料的Mott绝缘体相形成鲜明对比，Mott相很容易被这种扰动破坏
" 研究人员还研究了不同单层过渡金属二氯化物中的复合莫特绝缘体相，这种二氯化物由一个铌原子和两个硒原子组成
他们发现这一个典型的晶格排列也通过减少电子的层间跳跃而扭曲成大卫之星排列
根据佐藤的说法，虽然复杂的阶段始于令人难以置信的低温，但随着材料被加热到450开尔文，这一温度明显高于室温，这一阶段似乎会持续下去
佐藤说:“目前的结果为实现在室温下工作的基于单层电荷密度波莫特绝缘体的器件奠定了基础。”
“我们的发现可能会为实现功能性超薄Mottronics器件——基于Mott绝缘体的下一代电子器件——开辟道路
" 接下来，研究人员计划通过外部手段，如电场，更好地控制复杂的相位，并在其他过渡金属中寻找类似的奇异量子特性
佐藤说:“这项工作之所以成为可能，只是因为我们在台湾、中国和日本之间的国际合作。”
“这样的合作，包括我们各种光谱技术的结合，对我们的发现起到了重要作用
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