রাইস ইউনিভার্সিটির গবেষক এবং সহযোগী প্রতিষ্ঠানগুলি ক্যাগমে সুপারকন্ডাক্টর CsCr3Sb5-এ সক্রিয় ফ্ল্যাট ইলেকট্রনিক ব্যান্ডের প্রত্যক্ষ প্রমাণ আবিষ্কার করেছে। এই যুগান্তকারী আবিষ্কারটি কোয়ান্টাম পদার্থ, যেমন সুপারকন্ডাক্টর, টপোলজিক্যাল ইনসুলেটর এবং স্পিন-ভিত্তিক ইলেকট্রনিক্স ডিজাইন করার নতুন পদ্ধতির পথ খুলে দিতে পারে, যা ভবিষ্যতের ইলেকট্রনিক্স এবং কম্পিউটিং প্রযুক্তিকে শক্তিশালী করতে পারে।
ক্যাগমে মেটাল, যা কোণার-শেয়ারিং ত্রিভুজের দ্বি-মাত্রিক ল্যাটিস দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, সম্প্রতি কম্প্যাক্ট মলিকুলার অরবিটালস, বা ইলেকট্রনের স্ট্যান্ডিং-ওয়েভ প্যাটার্ন ধারণ করার জন্য ভবিষ্যদ্বাণী করা হয়েছে। এই প্যাটার্নগুলি অপ্রচলিত সুপারকন্ডাক্টিভিটি এবং ইলেকট্রন পারস্পরিক ক্রিয়ার দ্বারা সক্রিয় নতুন চৌম্বকীয় অর্ডারকে সহজতর করতে পারে। বেশিরভাগ পদার্থে, এই ফ্ল্যাট ব্যান্ডগুলি সক্রিয় শক্তি স্তর থেকে অনেক দূরে থাকে কোনও উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলতে; তবে, CsCr3Sb5-এ, তারা সক্রিয়ভাবে জড়িত এবং পদার্থের বৈশিষ্ট্যগুলিকে সরাসরি প্রভাবিত করে।
গবেষণা দলটি সক্রিয় স্ট্যান্ডিং-ওয়েভ ইলেকট্রন মোডের উপস্থিতি তদন্ত করার জন্য তাত্ত্বিক মডেলিংয়ের পাশাপাশি দুটি উন্নত সিনক্রোট্রন কৌশল ব্যবহার করেছে। তারা সিনক্রোট্রন আলোর অধীনে নির্গত ইলেকট্রনগুলি ম্যাপ করার জন্য অ্যাঙ্গেল-রিজলভড ফটোএমিশন স্পেকট্রোস্কোপি (ARPES) ব্যবহার করেছে, যা কম্প্যাক্ট মলিকুলার অরবিটালসের সাথে যুক্ত স্বতন্ত্র স্বাক্ষর প্রকাশ করেছে। রেসোনেন্ট ইনইলাস্টিক এক্স-রে স্ক্যাটারিং (RIXS) এই ইলেকট্রনিক মোডগুলির সাথে যুক্ত চৌম্বকীয় উত্তেজনা পরিমাপ করেছে। তাত্ত্বিক সমর্থন একটি কাস্টম-বিল্ট ইলেকট্রনিক ল্যাটিস মডেল থেকে শক্তিশালী পারস্পরিক ক্রিয়ার প্রভাব বিশ্লেষণ করে সরবরাহ করা হয়েছিল, যা পরিলক্ষিত বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রতিলিপি করেছে এবং ফলাফলের ব্যাখ্যাকে নির্দেশিত করেছে।
এই ধরনের সুনির্দিষ্ট ডেটা প্রাপ্তির জন্য CsCr3Sb5-এর অস্বাভাবিকভাবে বড় এবং বিশুদ্ধ স্ফটিকের প্রয়োজন হয়েছিল, যা পূর্ববর্তী প্রচেষ্টার চেয়ে 100 গুণ বড় নমুনা তৈরি করা একটি পরিশোধিত পদ্ধতি ব্যবহার করে সংশ্লেষিত হয়েছিল। এই কাজটি অধ্যয়নের ক্ষেত্র জুড়ে আন্তঃবিষয়ক গবেষণার সম্ভাবনাকে আন্ডারস্কোর করে, যা উপকরণ নকশা, সংশ্লেষণ, ইলেকট্রন এবং চৌম্বকীয় স্পেকট্রোস্কোপি চরিত্রায়ন এবং তত্ত্বের মধ্যে সহযোগিতাকে তুলে ধরে। এই গবেষণাটি তাত্ত্বিক মডেলগুলিতে বিদ্যমান ধারণাগুলির জন্য পরীক্ষামূলক প্রমাণ সরবরাহ করে এবং দেখায় যে কীভাবে ক্যাগমে ল্যাটিসের জটিল জ্যামিতি কঠিন পদার্থে ইলেকট্রনের আচরণ নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি নকশা সরঞ্জাম হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। সক্রিয় ফ্ল্যাট ব্যান্ডগুলি সনাক্ত করার মাধ্যমে, দলটি ল্যাটিস জ্যামিতি এবং উদ্ভূত কোয়ান্টাম অবস্থার মধ্যে একটি সরাসরি সংযোগ প্রদর্শন করেছে, যা রাসায়নিক এবং কাঠামোগত নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে বহিরাগত সুপারকন্ডাক্টিভিটির প্রকৌশলের জন্য নতুন পথ খুলে দিয়েছে।