《自然》新研究：神奇“植物离子”有望控制金属-绝缘体转变

最近，在《自然》杂志上发表的一篇论文中，物理学家彼得·利特尔伍德(Peter Littlewood)和他的同事们提出了一种被称为过渡金属氧化物的材料从导体到绝缘体转变的迄今为止最完整的图景。

值得注意的是，他们提出了一个解释，这个解释是关于分子中一个叫做“植物离子”的部分的一个意想不到的作用，这个过程之前一直困扰着理论学家。

“调整和控制这种金属-绝缘体的过渡已经成为许多令人兴奋的新物理和有前途的材料应用的来源，如低功率和超快微电子。”Littlewood说。

一种叫做相关氧化物的材料非常有用;科学家们通过研究当这些氧化物从几乎没有电阻(即类似金属)转变为不导电(即绝缘体)时会发生什么，获得了许多深刻的见解。

这种过程可能是由于温度、压力或其他外部场的变化造成的。

Littlewood说:“过去科学家通常通过增加电子来调整这种金属-绝缘体的过渡。”

过往几十年的研究表明，调整电子非活性但结构性重要的“植物离子”的大小也会对转变温度产生强烈的影响。

“植物离子”的大小改变可以使得金属-绝缘体的转变温度从绝对零度的温度变为高于室温。

该团队的研究主要集中在一种重要的过渡金属氧化物——钙钛矿上。这些氧化物结合了电子活性离子和电子非活性植物离子。

Littlewood说:“重要的是，我们的理论研究不仅适用于一种材料，而且适用于一整类材料，而且有许多可能的应用。”

这项技术可能会使计算机技术实现飞跃，也能为电池设计提供灵感。

原文出处：

https://knowridge.com/2019/12/how-a-vegetable-ion-helped-scientists-unlock-theory-behind-transitions-of-materials/，《How a ‘vegetable ion’ helped scientists unlock theory behind transitions of materials》，作者：University of Chicago