Phát hiện 'vũ điệu' polaron khó nắm bắt giải mã bí ẩn lượng tử kéo dài hàng thập kỷ

Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế từ Đại học Kiel và trung tâm nghiên cứu DESY đã giải mã một bí ẩn vật lý lượng tử kéo dài hàng thập kỷ bằng cách xác định thực nghiệm một polaron — một hạt giả được hình thành bởi sự kết hợp mạnh mẽ giữa electron và các dao động nguyên tử — trong một hợp chất đất hiếm gồm thulium, selenium và tellurium (TmSe₁₋ₓTeₓ). Phát hiện này giải thích lý do tại sao vật liệu đột ngột chuyển từ kim loại sang chất cách điện hoàn hảo khi hàm lượng tellurium đạt khoảng 30%, một hiện tượng trước đây chưa được giải thích bởi thành phần hóa học của nó. Polaron đại diện cho một “vũ điệu” giữa electron và sự biến dạng trong mạng tinh thể, làm chậm chuyển động của electron và gây mất khả năng dẫn điện. Bước đột phá đến sau nhiều năm thực hiện các thí nghiệm quang phát xạ có độ phân giải cao tại các cơ sở synchrotron toàn cầu, nơi một tín hiệu “gợn nhỏ” kiên trì nhưng ban đầu bị bỏ qua đã được điều tra một cách có hệ thống. Bằng cách kết hợp sự tương tác electron-phonon vào mô hình Anderson tuần hoàn, các nhà lý thuyết và thực nghiệm đã đạt được sự khớp hoàn hảo giữa...