Тиск допоміг перетворити провідник в ізолятор і назад

94

Здатність матеріалу проводити струм визначається рухом вільних електронів, тому метали — хороші провідники. В ізоляторах електрони» зафіксовані ” куди міцніше, і, щоб змусити їх переміщатися, потрібно більше енергії, ніж зазвичай несе прикладену напругу. Однак фізики з рочестерського університету і університету невади знайшли з’єднання, яке поводиться зовсім нестандартно. Їх стаття опублікована в журналі physical review letters.

Ашкан саламат (ashkan salamat) і його колеги вивчали провідні властивості металевих сульфідів, звернувши увагу на дисульфід марганцю. При звичайних умовах це помірний ізолятор. Однак, помістивши його на алмазну «ковадло» і створивши великий тиск, вчені помітили, що речовина перейшла в металевий стан і різко втратила перш високий електричний опір. При збільшенні тиску аж до 12 гігапаскалей (близько 12 тисяч атмосфер) опір падало в сотні мільйонів разів.

При цьому подальше підвищення тиску (до 36 гігапаскалей) переводило до зворотного переходу, і mns2 знову ставав ізолятором. “зазвичай метали залишаються металами; вкрай малоймовірно, щоб їх можна було перетворити в ізолятори, — говорить ранджа діас (ranga dias), один з авторів роботи. – те, що цей матеріал переходить від ізолятора до металу і назад до ізолятора, — величезна рідкість».

Вчені показали, як великий тиск викликає» перемикання ” дисульфіду марганцю в провідний стан. В таких умовах окремі атоми зміщуються ближче один до одного, завдяки чому їх зовнішні електрони можуть взаємодіяти і спаровуватися. В результаті в кристалічній решітці виникає простір, по якому можуть рухатися заряди. Нарешті, при ще більшому тиску решітка ставала занадто “густий”.

Автори підкреслюють, що переходи дисульфіду марганцю відбуваються при кімнатній температурі і порівняно помірному тиску. Як правило, для цього потрібно використовувати кріогенні умови і на порядок більш сильне стиснення. Нагадаємо, що, створивши тиск близько 500 гігапаскалей, можна отримати навіть металевий водень — форму, в якій він існує в надрах гігантських планет.