मॉट इन्सुलेटर

मॉट इंसुलेटर प्रकार के सामग्रियाँ होती हैं जिन्हें पारंपरिक इलेक्ट्रॉन बैंड संरचना के अनुसार विद्युत चालकता करने की संभावना होती है, लेकिन वास्तविकतः इन्हें इन्सुलेटर्स साबित होते हैं (विशेषकर न्यूनतम तापमान पर)। ये इन्सुलेटर्स बैंड सिद्धांतों के अनुसार सही रूप से वर्णित नहीं किए जा सकते क्योंकि उनके बीच के मजबूत इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन परस्पर क्रियाओं को पारंपरिक बैंड सिद्धांत में नहीं शामिल किया गया है। मॉट संक्रमण धातु से इन्सुलेटर में संक्रमण है, जो इलेक्ट्रॉनों के मध्य मजबूत अंतःक्रिया द्वारा संचालित होता है। मॉट संक्रमण को पकड़ने वाले सबसे सरल मॉडलों में से हबर्ड मॉडल है।

मॉट इंसुलेटर में बैंड गैप समान चरित्र के बैंड, जैसे 3डी इलेक्ट्रॉन बैंड, के मध्य उपस्तिथ होता है, जबकि चार्ज-ट्रांसफर इंसुलेटर में बैंड गैप आयन और धनायन स्थितियों के मध्य उपस्तिथ होता है, जब हम निकल (II) ऑक्साइड की बात करते हैं, तब O एटम के आवेशण को O 2p बैंड में पाया जाता है और निकल (II) आयन के आवेशण को Ni 3d बैंड में पाया जाता है।

इतिहास
यद्यपि ठोस पदार्थों की इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना सामग्रियों के विभिन्न विद्युत गुणों का वर्णन करने में बहुत सफल रही है, 1937 में जैन हेंड्रिक डी बोअर और एवर्ट वर्वे ने बताया कि इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना द्वारा संवाहक होने की भविष्यवाणी की गई विभिन्न प्रकार के संक्रमण धातु ऑक्साइड इन्सुलेटर हैं। जो प्रति यूनिट सेल में इलेक्ट्रॉनों की विषम संख्या के साथ, संयोजकता और चालन बैंड केवल आंशिक रूप से भरे होते हैं, इसलिए फर्मी स्तर बैंड के अंदर होता है। इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना से, इसका तात्पर्य यह है कि ऐसी सामग्री को धातु होना चाहिए। यह निष्कर्ष अनेक स्थितियों में विफल रहता है, उदाहरण-कोबाल्ट (II) ऑक्साइड, उदाहरण है जो ज्ञात सबसे मजबूत इंसुलेटर में से है।

नेविल मॉट और रुडोल्फ पेइर्ल्स ने भी 1937 में भविष्यवाणी की थी कि बैंड सिद्धांत की विफलता को इलेक्ट्रॉनों के मध्य परस्पर क्रिया को सम्मिलित करके समझाया जा सकता है।

"1949 में, विशेष रूप से, मॉट ने निकल (II) ऑक्साइड के लिए इंसुलेटर के रूप में मॉडल प्रस्तुत किया, जिसमें चालन सूत्र के आधार पर निम्नलिखित प्रतिक्रिया होती है|
 * (Ni2+O2−)2 → Ni3+O2− + Ni1+O2−

इस स्थिति में, चालन को रोकने वाले ऊर्जा अंतर के गठन को 3डी इलेक्ट्रॉनों के मध्य कूलम्ब क्षमता U और पड़ोसी परमाणुओं के मध्य 3D इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण अभिन्न टी के मध्य प्रतिस्पर्धा के रूप में समझा जा सकता है (स्थानांतरण अभिन्न तंग बंधन सन्निकटन का हिस्सा है). तब कुल ऊर्जा अंतर होता है


 * Egap = U − 2zt,

जहाँ z निकटतम-पड़ोसी परमाणुओं की संख्या है।

सामान्यतः, मॉट इंसुलेटर तब होते हैं जब प्रतिकारक कूलम्ब क्षमता U ऊर्जा अंतर पैदा करने के लिए पर्याप्त बड़ी होती है। मॉट इंसुलेटर के सबसे सरल सिद्धांतों में से 1963 का हबर्ड मॉडल है। U बढ़ने पर धातु से मॉट इंसुलेटर में क्रॉसओवर की भविष्यवाणी तथा कथित "गतिशील माध्य क्षेत्र सिद्धांत" के अंदर की जा सकती है।

मोट्टनेस
मॉटिज्म प्रति-लौहचुंबकीय ऑर्डरिंग के अलावा अतिरिक्त घटक को दर्शाता है, जो मॉट इंसुलेटर का पूरी तरह से वर्णन करने के लिए आवश्यक है। दूसरे शब्दों में, हम लिख सकते हैं: एंटीफेरोमैग्नेटिक ऑर्डर + मॉटिज्म = मॉट इंसुलेटर।

इस प्रकार, मॉटिज्म मॉट इंसुलेटर के उन सभी गुणों को दर्शाता है जिन्हें केवल एंटीफेरोमैग्नेटिज्म के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है।

मॉट इंसुलेटर के अनेक गुण हैं, जो प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक दोनों अवलोकनों से प्राप्त हुए हैं, जिन्हें एंटीफेरोमैग्नेटिक ऑर्डरिंग के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है और इस प्रकार मॉटिज़्म का गठन होता है। इन संपत्तियों में सम्मिलित हैं:


 * मोट पैमाने पर वर्णक्रमीय भार स्थानांतरण *ब्रिलोइन क्षेत्र में संवेग स्थान में जुड़ी हुई सतह के साथ एकल कण ग्रीन के कार्य (अनेक -शरीर सिद्धांत) का लुप्त होना *इलेक्ट्रॉन डोपिंग (अर्धचालक) के रूप में हॉल प्रभाव के दो संकेत परिवर्तन होते हैं $$n=0$$ को $$n=2$$ (इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना में केवल संकेत परिवर्तन होता है $$n=1$$)
 * आवेश की उपस्थिति $$2e$$ (साथ $$e<0$$ कम ऊर्जा पर इलेक्ट्रॉन का आवेश) बोसॉन *आधे-भरने से छद्म अंतराल दूर ($$n=1$$)

अनुप्रयोग
मॉट इंसुलेटर की उन्नत भौतिकी अनुसंधान में रुचि बढ़ रही है, और अभी तक इसे पूरी तरह से समझा नहीं जा सका है। उदाहरण के लिए, उनके पास पतली-फिल्म चुंबकीय हेटरोस्ट्रक्चर और उच्च तापमान सुपरकंडक्टिविटी में मजबूत सहसंबद्ध घटनाओं में अनुप्रयोग हैं।

इस प्रकार का इन्सुलेटर (बिजली) कुछ मापदंडों को बदलकर विद्युत कंडक्टर बन सकता है, जो संरचना, दबाव, तनाव, वोल्टेज या चुंबकीय क्षेत्र हो सकता है। इस प्रभाव को मॉट संक्रमण के रूप में जाना जाता है और इसका उपयोग पारंपरिक सामग्रियों की तुलना में छोटे क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर, बदलना और मेमोरी डिवाइस बनाने के लिए किया जा सकता है।

यह भी देखें

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