मॉट इन्सुलेटर

मॉट इंसुलेटर सामग्रियों का एक वर्ग है जिनसे पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना के अनुसार विद्युत चालकता की अपेक्षा की जाती है, लेकिन वे विद्युत इंसुलेटर बन जाते हैं (विशेषकर कम तापमान पर)। ये इंसुलेटर अपने मजबूत इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन इंटरैक्शन के कारण ठोस पदार्थों के बैंड सिद्धांतों द्वारा सही ढंग से वर्णित नहीं हो पाते हैं, जिन्हें पारंपरिक बैंड सिद्धांत में नहीं माना जाता है। मॉट संक्रमण एक धातु से एक इन्सुलेटर में संक्रमण है, जो इलेक्ट्रॉनों के बीच मजबूत अंतःक्रिया द्वारा संचालित होता है। मॉट संक्रमण को पकड़ने वाले सबसे सरल मॉडलों में से एक हबर्ड मॉडल है।

मॉट इंसुलेटर में बैंड गैप समान चरित्र के बैंड, जैसे 3डी इलेक्ट्रॉन बैंड, के बीच मौजूद होता है, जबकि चार्ज-ट्रांसफर इंसुलेटर में बैंड गैप आयन और धनायन राज्यों के बीच मौजूद होता है, जैसे कि निकल (II) ऑक्साइड में O 2p और Ni 3d बैंड के बीच।

इतिहास
यद्यपि ठोस पदार्थों की इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना सामग्रियों के विभिन्न विद्युत गुणों का वर्णन करने में बहुत सफल रही है, 1937 में जान 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। प्रति यूनिट सेल में इलेक्ट्रॉनों की एक विषम संख्या के साथ, वैलेंस और चालन बैंड केवल आंशिक रूप से भरे होते हैं, इसलिए फर्मी स्तर बैंड के भीतर होता है। इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना से, इसका तात्पर्य यह है कि ऐसी सामग्री को धातु होना चाहिए। यह निष्कर्ष कई मामलों में विफल रहता है, उदा. कोबाल्ट (II) ऑक्साइड, ज्ञात सबसे मजबूत इंसुलेटर में से एक।

नेविल मॉट और रुडोल्फ पेइर्ल्स ने भी 1937 में भविष्यवाणी की थी कि बैंड सिद्धांत की विफलता को इलेक्ट्रॉनों के बीच परस्पर क्रिया को शामिल करके समझाया जा सकता है। 1949 में, विशेष रूप से, मॉट ने एक इन्सुलेटर के रूप में निकल (II) ऑक्साइड के लिए एक मॉडल प्रस्तावित किया, जहां चालन सूत्र पर आधारित है
 * (में2+O2−)2 → यह है3+ओ2− + नि1+ओ2−.

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


 * इgap = यू - 2zt,

जहाँ z निकटतम-पड़ोसी परमाणुओं की संख्या है।

सामान्य तौर पर, मॉट इंसुलेटर तब होते हैं जब प्रतिकारक कूलम्ब क्षमता यू ऊर्जा अंतर पैदा करने के लिए पर्याप्त बड़ी होती है। मॉट इंसुलेटर के सबसे सरल सिद्धांतों में से एक 1963 का हबर्ड मॉडल है। यू बढ़ने पर धातु से मॉट इंसुलेटर में क्रॉसओवर की भविष्यवाणी तथाकथित गतिशील माध्य क्षेत्र सिद्धांत के भीतर 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 कई 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 शामिल हैं:


 * मोट पैमाने पर वर्णक्रमीय भार स्थानांतरण *ब्रिलोइन क्षेत्र में संवेग स्थान में एक जुड़ी हुई सतह के साथ एकल कण ग्रीन के कार्य (कई-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 एक संकेत परिवर्तन होता है $$n=1$$)
 * आवेश की उपस्थिति $$2e$$ (साथ $$e<0$$ कम ऊर्जा पर एक इलेक्ट्रॉन का आवेश) बोसॉन *आधे-भरने से एक 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। 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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