นักวิจัย MANA ค้นพบควอนตัมพลาสมารอนในตัวนํายิ่งยวดคิวเพรต

สึกุบะ, ญี่ปุ่น, 31 ส.ค. 2566 — ทีมวิจัยที่นําโดยนักวิจัยหลัก ณ ศูนย์วิจัยวัสดุนาโนอาร์คิเทคโทนิกส์ (MANA) ได้ศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างพลาสมอนและอิเล็กตรอนในตัวนํายิ่งยวดชนิดคิวเพรต ซึ่งช่วยให้เห็นการเกิดขึ้นของพลาสมารอน — ควอซิพาร์ติเคิลที่แตกต่างกันซึ่งเกิดจากการผันแปรของประจุภายในระบบ

รูปภาพ: https://cdn.kyodonewsprwire.jp/prwfile/release/M105739/202308288564/_prw_PI1fl_p9M5a59h.jpg

ระบบโลหะแสดงพฤติกรรมพลาสมอน — ควอนตัมของการสั่นพ้องของอิเล็กตรอนแบบเป็นกลุ่ม เป็นการกระตุ้นประจุแบบพื้นฐาน ล่าสุด พฤติกรรมนี้ถูกยืนยันแม้ในตัวนํายิ่งยวดชนิดคิวเพรตที่อุณหภูมิสูง ซึ่งเป็นวัสดุที่มีศักยภาพในการปฏิวัติอิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่ อย่างไรก็ตาม การศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างพลาสมอนและอิเล็กตรอนในวัสดุเหล่านี้นําเสนอความท้าทายเฉพาะตัว เนื่องจากธรรมชาติที่สัมพันธ์กันอย่างแน่นแฟ้นและโครงสร้างแบบชั้น

เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมวิจัย รวมถึง Hiroyuki Yamase นักวิจัยหลัก ณ MANA ใน ญี่ปุ่น และ Dr. Matias Bejas และ Prof. Andres Greco จาก UNR-CONICET ในโรซาริโอ อาร์เจนตินา ได้ให้ความสนใจในการทําความเข้าใจอิทธิพลของพลาสมอนต่อการแพร่กระจายของอิเล็กตรอนในคิวเพรต นําไปสู่การค้นพบควอซิพาร์ติเคิลที่น่าสนใจเรียกว่า “พลาสมารอน” ในวัสดุเหล่านี้

“ไม่เหมือนฟอนอนและการผันแปรทางแม่เหล็ก พลาสมอนในคิวเพรตไม่ได้แสดงตัวเองในรูปของคิงก์ในการแพร่กระจายของอิเล็กตรอน แทนที่จะให้เกิดพลาสมารอน ซึ่งเกิดจากการผันแปรของบอสอนที่เกี่ยวข้องกับข้อจํากัดท้องถิ่นที่เกิดจากความสัมพันธ์แน่นแฟ้นของอิเล็กตรอน แทนที่จะเป็นการผันแปรของประจุ-ความหนาแน่นตามปกติ” Dr. Yamase อธิบาย ซึ่งเน้นถึงธรรมชาติที่แตกต่างของพลาสมารอนในตัวนํายิ่งยวดชนิดคิวเพรต

นักวิจัยพบว่า พลาสมอนแบบออปติคัลรับผิดชอบต่อการเกิดขึ้นของพลาสมารอน ก่อให้เกิดแถบเพิ่มเติมในสเปกตรัมการกระตุ้นหนึ่งอนุภาค น่าสนใจว่า พลาสมารอนที่พยากรณ์ในคิวเพรตแสดงความคล้ายคลึงกับพลาสมารอนที่กล่าวถึงในระบบโลหะอื่นๆ รวมถึงโลหะอัลคาไล, แกรฟีน, โมโนเลเยอร์ทรานซิชันเมทัลไดคัลโคเจไนด์, สารกึ่งตัวนํา, เพชร, และฟิล์ม SrIrO3 ซึ่งบ่งชี้ถึงความสามารถในการประยุกต์ใช้แนวคิดของพลาสมารอนในระบบโลหะนอกเหนือจากคิวเพรต หมายความว่าผลการค้นพบสามารถนําไปประยุกต์ใช้กับระบบควอนตัมโลหะใหม่ๆ จํานวนมาก

“ข้อค้นพบจากงานวิจัยนี้จะมีนัยสําคัญอย่างยิ่งต่อการวิศวกรรมโครงสร้างแถบในวัสดุควอนตัมโลหะ” Dr. Yamase เน้น

สรุปได้ว่า ความเข้าใจปฏิสัมพันธ์ระหว่างพลาสมอนและอิเล็กตรอน โดยเฉพาะการเกิดขึ้นของพลาสมารอน สามารถให้ความรู้ที่มีค่าสําหรับการจัดการและปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของระบบโลหะ และการออกแบบวัสดุใหม่สําหรับการประยุกต์ใช้งานแบบใหม่

บทคัดย่องานวิจัย ฉบับที่ 84
https://www.nims.go.jp/mana/research/highlights/vol84.html

บทคัดย่องา