Extended Abstract
E. Gati, M. Garst, R.S. Manna, U. Tutsch, B. Wolf, L. Bartosch, H. Schubert, T. Sasaki, J.A. Schlueter, M. Lang
Der Mott Metall-Isolator Übergang stellt ein Paradebeispiel für die Auswirkung von starken elektronischen Korrelationen im Festkörper dar. Er ist ursächlich mit dem Auftreten exotischer Phänomene in stark korrelierten Elektronensystemen, wie z.B. der Hochtemperatursupraleitung oder eines Spinflüssigkeitszustandes, verbunden. Trotz der Bedeutung dieses Übergangs für viele Materialklassen sind fundamentale Eigenschaften, wie das universelle Verhalten, nicht abschließend geklärt.
In unserer neusten Arbeit haben wir erstmals experimentell nachgewiesen, dass die universellen Eigenschaften des Mott Übergangs entscheidend durch die Kopplung des kritischen Elektronensystems an das kompressible Kristallgitter bestimmt werden. Dies zeigte sich durch drastische Abweichungen im elastischen Verhalten vom Hooke’schen Gesetz in einem weiten Bereich um den Endpunkt des Phasenübergangs erster Ordnung des organischen Ladungstransfersalzes k-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Cl. Dieses anomale Verhalten konnte mit Hilfe von hochauflösenden thermischen Ausdehnungsmessungen unter Gasdruck detektiert werden. Die Besonderheit dabei ist, dass der Mott Übergang in einem realen Festkörper – im Unterschied zu einem rein elektronischen System – auf Grund der langreichweitigen Scherkräfte durch „mean-field“ kritisches Verhalten gekennzeichnet ist.
The Mott metal-insulator transition, a paradigm of strong electron-electron correlations, has been considered as the source of intriguing phenomena. Despite its importance for a wide range of materials, fundamental aspects of the transition such as its universal properties are still under debate. In a recent publication, we report detailed measurements of relative length changes as a function of continuously controlled helium-gas pressure for the organic conductor k-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Cl across the pressure-induced Mott transition. We observe a breakdown of Hooke’s law of elasticity in a wide range of temperature and pressure around the Mott critical endpoint. We assign these non-linear strain-stress relations to an intimate, non-perturbative coupling of the critical electronic system to the lattice degrees of freedom. Our results are fully consistent with mean-field criticality, predicted for electrons in a compressible lattice with finite shear modulus. We argue that the Mott transition for all systems amenable to pressure tuning shows the universal properties of an isostructural solid-solid transition.
Further publications from our group on this subject: