Pesquisadores do Boston College e do Brookhaven National Laboratory conseguiram modificar um material supercondutor cuprato de alta temperatura para um estado de isolamento, onde eles encontraram uma fase de cristal líquido exótica.

A observação de uma chamada fase de cristal de "faixa de carga" foi a primeira de seu tipo no cuprato, parte de uma classe de materiais denominada isoladores Mott, a equipe relata hoje no jornal Materiais da Natureza .

A ausência de carregadores gratuitos denota o material como "não dopado". O processo de dopagem introduz portadores de carga e os teóricos sustentam que, quando dopado, um cuprate veria os portadores de carga ordenar e formar fases de cristal líquido marcadas por padrões periódicos de "faixa de carga". Tais padrões até agora só foram observados experimentalmente no estado supercondutor, disse o autor principal, Professor Assistente de Física do Boston College, Iilja Zeljkovic.

Zeljkovic e a equipe, que incluía membros de seu laboratório, Ziqiang Wang, professor de física do Boston College, e pesquisadores do Laboratório Nacional de Brookhaven em Nova York, usou uma nova metodologia para induzir a ordenação de carga no estado isolante, eles relatam no artigo, intitulado "Fase de Cristal Charge-Stripe em um Cuprato Isolante."

A equipe aplicou um método de recozimento de superfície, um tratamento de cabeça usado para alterar as propriedades físicas e químicas dos metais, Zeljkovic disse. O processo permitiu à equipe estender a gama de dopagem acessível no cuprate, composto de bismuto, estrôncio, cálcio, cobre e oxigênio.

Acessando novas regiões do material, a equipe alcançou um nível "levemente dopado, estado do isolador de transferência de carga, "Disse Zeljkovic.

A equipe analisou o estado de isolamento em nível atômico usando microscopia de varredura por tunelamento e espectroscopia em temperaturas de hélio líquido.

"Nossas medições revelam o surgimento de uma ordem de faixa de carga unidirecional com um comprimento de onda de exatamente 4 constantes de rede atômica, "Zeljkovic disse." Nossos dados também provam que cupratos levemente dopados têm uma tendência a formar listras sobre a ordem bidirecional de 'tabuleiro de xadrez', resolvendo assim a controvérsia de longa data no campo que não poderia ser resolvida usando os dados existentes em amostras com dopagem elevada. "

Zeljkovic disse que ele e seus colegas gostariam de explorar a seguir a relação entre a fase de ordem de carga observada e as fases de ordem de carga observadas no estado supercondutor.

A descoberta levanta a questão de saber se o "spin" dos portadores de carga também ordena em padrões periódicos, formando as chamadas ondas de densidade de spin, Zeljkovic disse.