O perovskite NaOsO ₃ tem uma transição metal-isolante dependente da temperatura (MIT) complicada, mas interessante. Uma equipe liderada pelos drs. Raimundas Sereika e Yang Ding do Centro de Pesquisa Avançada de Ciência e Tecnologia de Alta Pressão (HPSTAR) mostraram que o estado fundamental de isolamento em NaOsO ₃ pode ser preservado até pelo menos 35 GPa com uma redução lenta de MIT de 410 K para uma temperatura próxima à ambiente e possível transformação para uma fase polar. O trabalho foi publicado em npj Quantum Materials .

NaOsO ₃ perovskita sofre uma transição metal-isolante concomitante com o início de um pedido antiferromagnético de longo alcance a uma temperatura Neel de cerca de 410 K, que é acompanhado por uma ordenação magnética sem qualquer distorção de rede.

A equipe realizou um estudo experimental e computacional combinado para entender o efeito da pressão externa na perovskita NaOsO ₃ . Eles encontraram propriedades ocultas de resistência histérica com um estado metálico transitório próximo a 200 K. Também três anomalias de caracteres eletrônicos (em 1,7, 9,0, e 25,5 GPa), e uma transição estrutural para a fase polar singular (em ~ 18 GPa) foi descoberta.

Em termos do MIT, as medições de transporte elétrico dependentes de pressão indicam que o estado metálico se estende às temperaturas mais baixas muito lentamente. O TMIT escala quase linearmente sob pressão. Por volta de 32 GPa, o MIT se torna muito mais amplo, mas ainda pode ser identificado. Mais importante, até esta pressão, NaOsO ₃ preserva o estado de isolamento do solo.

Além disso, as curvas de aquecimento e resfriamento se desviam ligeiramente, formando um circuito estreito de histerese térmica abaixo do MIT. A histerese é progressivamente atenuada sob pressão, mas eventualmente desaparece em cerca de 18 GPa. "A histerese observada levanta uma questão se MIT é realmente o tipo de segunda ordem que foi inicialmente atribuído, "Sereika disse.

Avançar, quando a pressão aumenta, os resultados de Raman mostram que NaOsO ₃ experimenta uma mudança estrutural. Os espectros Raman, em particular, demonstram o aumento do número de fônons e a divisão induzida por pressão do modo de fônons acima de 18 GPa.

"Nossas medições Raman dependentes de pressão suportam o fato de que a simetria do cristal não muda até 16 GPa à temperatura ambiente e indica que o aumento da pressão causa transformação estrutural para uma simetria diferente, "Ding explicou.

"Em cerca de 26 GPa, a redução contínua em grande escala da intensidade é observada à medida que a pressão aumenta. Finalmente, os modos Raman quase desaparecem em 35 GPa, indicando que a amostra está se aproximando de um estado metálico, esse é o MIT, "Ding acrescentou.

Ao combinar modelagem teórica e dados experimentais, todos os fenômenos observados foram explicados em detalhes. Um rico diagrama de fase eletrônico e estrutural de NaOsO ₃ mostra os diferentes tipos de transições que ocorrem no sistema quando a pressão e a temperatura são aplicadas:isolante para metal ruim, metal ruim com metal, a ilha de metal anômala na região do metal ruim, e a transição estrutural sutil de não polar para polar.

Em baixa temperatura, o sistema permanece isolando até uma certa pressão crítica (~ 20 GPa em DFT) e então se transforma em um metal ruim devido ao fechamento da lacuna indireta. Nesta faixa de pressão, as bandas de valência e condução ainda estão separadas por uma lacuna direta. Esta lacuna fecha com uma pressão muito grande, indicando que a evolução das propriedades eletrônicas sob pressão compartilham semelhanças com o processo de fechamento de gap induzido pela temperatura.

"O mecanismo magneticamente itinerante do tipo Lifshitz com interações spin-órbita e spin-fônon é responsável por essas mudanças induzidas pela pressão, "Ding disse." Nossas descobertas fornecem outro novo playground para o surgimento de novos estados em materiais 5-D usando métodos de alta pressão. "