Os físicos do NUS descobriram que o disseleneto de vanádio monocamada (VSe₂ ) tem estados ordenados de carga coexistentes com dois mecanismos de condução distintos.
As ondas de densidade de carga (CDWs) são modulações estáticas da densidade eletrônica - normalmente ocorrendo em um intervalo periódico de algumas constantes de rede em materiais cristalinos. CDWs convencionais ocorrem dentro de regiões paralelas da superfície eletrônica ("Fermi") e são acompanhados por uma modulação periódica (Peierls) da rede atômica subjacente.

Embora conhecidos há quase um século, os CDWs continuam a atrair atenção considerável dentro da comunidade de física da matéria condensada. A ocorrência e sintonização de CDWs em materiais bidimensionais (2D) ultrafinos são particularmente interessantes, pois esses materiais também podem hospedar outros novos estados (por exemplo, magnetismo e supercondutividade) e podem ser úteis para aplicações eletrônicas. A ordem de carga em materiais ultrafinos com uma ou poucas camadas de átomos também é de interesse fundamental, devido ao aumento da importância das interações elétron-elétron.

Disseleneto de vanádio (VSe₂ ) em sua forma de monocamada é um dicalcogeneto de metal de transição prototípico. Tem um CDW triangular convencional com periodicidade de quatro vezes sua constante de rede, 4a (onde a é a constante de rede). No entanto, o estado fundamental da monocamada VSe₂ está cercado de controvérsias, com relatos contrastantes de estados ordenados de origem estrutural, eletrônica e magnética. Estabelecendo a natureza e a origem da ordem de carga em monocamada VSe₂ é importante considerando seu uso em aplicações potenciais e na compreensão dos efeitos de fortes acoplamentos e correlações em materiais ultrafinos.

A equipe de pesquisa liderada pelo professor Andrew WEE e pelo professor assistente Anjan SOUMYANARAYANAN, ambos do Departamento de Física da Universidade Nacional de Cingapura, fizeram progressos significativos ao desvendar a natureza e a origem da ordem de carga encontrada na monocamada VSe₂ . Seus experimentos de microscopia de tunelamento de varredura (STM) estabelecem que, enquanto o CDW em bicamada (BL)-VSe₂ está intimamente relacionado com o material a granel, torna-se qualitativamente distinto em monocamada VSe₂ . Estudos sistemáticos em diferentes substratos e temperaturas revelam que a monocamada VSe₂ hospeda dois CDWs unidirecionais contrastantes, com periodicidades de 4a e 2,8a respectivamente (veja a Figura). Seus cálculos mostram que, enquanto o CDW 4a pode ser explicado usando o mecanismo convencional de Peierls, o CDW 2.8a não pode ser explicado dentro dessa estrutura. Em vez disso, os pesquisadores mostraram que esse CDW não convencional pode se originar de fortes interações elétron-elétron. Esta pesquisa é uma colaboração com a Universidade de Amsterdã e o Instituto Indiano de Ciências.

O professor assistente Soumyanarayanan disse:"Nossas descobertas estabeleceram monocamada VSe₂ como o primeiro material hospedando dois CDWs coexistentes, cada um com um mecanismo de condução distinto. Este trabalho aborda a controvérsia em torno do estado fundamental muito debatido de monocamada VSe₂ . Além disso, abre caminho para o uso de interações emergentes para realizar e adaptar estados ordenados em filmes ultrafinos e heteroestruturas, para dispositivos eletrônicos não convencionais."

A pesquisa foi publicada no ACS Nano . + Explorar mais

Elétrons agitados em uma onda de densidade de carga