Pseudogap
In fisica della materia condensata, uno pseudogap è un intervallo (gap in inglese) tra due livelli energetici degli elettroni di un materiale, dove ci sono pochi o nessun livello intermedio, diversamente da un gap vero e proprio dove questi livelli sono completamente vietati.[1]
Nel 1968, Nevill Mott, spiegando il comportamento di alcuni isolanti (modello di Mott), coniò il termine pseudogap per descrivere una riduzione dei possibili stati energetici al livello fondamentale (livello di Fermi), causata dalla repulsione tra elettroni nello stesso atomo o da un gap in materiali con strutture complesse, o una combinazione di entrambi.[2]
Descrizione
[modifica | modifica wikitesto]Il concetto di gap nasce nell'ambito delle teorie per spiegare la conducibilità elettrica, in cui si usa un modello a bande energetiche. In esso si definisce una superficie di Fermi che rappresenta, nello spazio delle fasi, il confine dei momenti degli elettroni allo stato fondamentale (cioè allo zero assoluto) dal centro del reticolo cristallino. Tra questa superficie e il livello energetico successivo c'è un intervallo (gap) proibito. Nel caso più semplice, la superficie di Fermi è una sfera, quindi il momento è lo stesso in ogni direzione. Con uno pseudogap, la superficie non è simmetrica e il gap può avere livelli intermedi in alcune direzioni.
Per questo, in materiali come i cuprati, per gli elettroni che si muovono in una certa direzione c'è un gap associato a uno stato isolante. Per gli elettroni che si muovono a 45° rispetto a questa direzione, il gap non esiste e possono muoversi liberamente come in un conduttore.[3]
Lo pseudogap può apparire nei materiali superconduttori a determinate temperature e livelli di drogaggio, insieme a fasi come l'antiferromagnetismo o la normale conduttività. Per questo motivo, i meccanismi legati allo pseudogap sono molto studiati nella superconduttività ad alte temperature, poiché si sospetta che i fenomeni siano collegati.[1][4]
Nel 2016 è stata osservata la presenza di uno pseudogap in superconduttori convenzionali come TiN,[5] NbN,[6] o alluminio granulare.[7]
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ^ a b Tom Timusk e Bryan Statt, The pseudogap in high-temperature superconductors: an experimental survey, in Reports on Progress in Physics, vol. 62, n. 1, 1º gennaio 1999, pp. 61–122, DOI:10.1088/0034-4885/62/1/002. URL consultato il 27 settembre 2024.
- ^ N. F. MOTT, Metal-Insulator Transition, in Reviews of Modern Physics, vol. 40, n. 4, 1º ottobre 1968, pp. 677–683, DOI:10.1103/RevModPhys.40.677. URL consultato il 27 settembre 2024.
- ^ (EN) N. Mannella, W. L. Yang e X. J. Zhou, Nodal quasiparticle in pseudogapped colossal magnetoresistive manganites, in Nature, vol. 438, n. 7067, 2005-11, pp. 474–478, DOI:10.1038/nature04273. URL consultato il 1º novembre 2024.
- ^ (EN) Chandra Varma, Mind the pseudogap, in Nature, vol. 468, n. 7321, 2010-11, pp. 184–185, DOI:10.1038/468184a. URL consultato il 4 novembre 2024.
- ^ (EN) Benjamin Sacépé, Claude Chapelier e Tatyana I. Baturina, Pseudogap in a thin film of a conventional superconductor, in Nature Communications, vol. 1, n. 1, 14 dicembre 2010, pp. 140, DOI:10.1038/ncomms1140. URL consultato il 1º novembre 2024.
- ^ (EN) Mintu Mondal, Anand Kamlapure e Madhavi Chand, Phase Fluctuations in a Strongly Disordered s -Wave NbN Superconductor Close to the Metal-Insulator Transition, in Physical Review Letters, vol. 106, n. 4, 25 gennaio 2011, DOI:10.1103/PhysRevLett.106.047001. URL consultato il 1º novembre 2024.
- ^ (EN) Uwe S. Pracht, Nimrod Bachar e Lara Benfatto, Enhanced Cooper pairing versus suppressed phase coherence shaping the superconducting dome in coupled aluminum nanograins, in Physical Review B, vol. 93, n. 10, 21 marzo 2016, DOI:10.1103/PhysRevB.93.100503. URL consultato il 1º novembre 2024.