研究：频谱中的意外峰值颠覆了奇异量子材料的传统模型

大块的硅和莫特绝缘体都不导电，但原因却非常不同。在硅中，电子被紧紧地束缚在原子上，需要大量的能量才能成为移动的传导电子。相反，在莫特绝缘体中，电子可能没有与原子紧密结合，但它们的运动反而受到相互排斥的限制。

莫特状态的出现来自于电子之间的相互作用，导致了不寻常的特性。日本理化学研究所新兴物质科学中心（CEMS）的Christopher Butler说：“莫特绝缘体中电子的少量过剩或不足可以导致高温超导性，这在未来可能具有巨大的实用价值。在莫特绝缘的二硫化钽中，电子不是在每个原子上定位，而是在预先存在的'电荷密度波'的波峰上。由于电荷密度波相当微妙，莫特状态可以很容易地被调整。"

但是，为了利用这种莫特绝缘状态和承载它的电荷密度波的潜力，科学家需要更好地了解连接它们的物理学。

现在， Butler和三位同事（都在CEMS）利用扫描隧道显微镜的尖端向莫特绝缘体添加了过量的电子，并观察到了一个令人惊讶的反应–隧道光谱显示了一个意外的特征，一个在离子晶格中掀起振动的不同状态。

莫特绝缘体的传统理论模型预测，该光谱应该是平滑的和不描述的。“最令人惊讶的是，我们在隧道光谱测量中看到了如此意外的特征，”Butler说。“它们可能表明有些事情正在发生，超出了通常理论的范围。”

Butler指出，一些理论计算确实预测了与他的团队所看到的类似的尖锐特征，但它们涉及到被称为类粒子的粒子状实体，这是有争议的，因为它们被认为不存在于真正的莫特绝缘体。Butler说：“对于这一观察，有一些竞争性的解释，争议性较小。但是如果最终发现表明类粒子存在的计算结果是正确的，它可能会动摇对莫特绝缘体的理论理解。”