Los aisladores Mott son una clase de materiales que se espera que conduzcan la electricidad de acuerdo con las teorías de bandas convencionales , pero resultan ser aislantes (particularmente a bajas temperaturas). Estos aisladores no pueden ser descritos correctamente por las teorías de bandas de sólidos debido a sus fuertes interacciones electrón -electrón, que no se consideran en la teoría de bandas convencional. Una transición de Mott es una transición de un metal a un aislante, impulsada por las fuertes interacciones entre los electrones. [1] Uno de los modelos más simples que pueden capturar la transición de Mott es el modelo de Hubbard .
La brecha de banda en un aislador de Mott existe entre bandas de carácter similar, como las bandas de electrones 3d, mientras que la brecha de banda en los aisladores de transferencia de carga existe entre los estados de anión y catión, [2] como entre las bandas de O 2p y Ni 3d en NiO . [3]
Aunque la teoría de bandas de los sólidos había tenido mucho éxito en la descripción de varias propiedades eléctricas de los materiales, en 1937 Jan Hendrik de Boer y Evert Johannes Willem Verwey señalaron que una variedad de óxidos de metales de transición que la teoría de bandas pronosticó como conductores son aislantes. [4] Con un número impar de electrones por celda unitaria, la banda de valencia solo se llena parcialmente, por lo que el nivel de Fermi se encuentra dentro de la banda. Desde la teoría de bandas , esto implica que tal material tiene que ser un metal. Esta conclusión falla en varios casos, como, por ejemplo, CoO, uno de los aislantes más fuertes que se conocen. [1]
Nevill Mott y Rudolf Peierls también en 1937 predijeron que el fracaso de la teoría de bandas puede explicarse al incluir interacciones entre electrones. [5]
En 1949, en particular, Mott propuso un modelo para NiO como aislante, donde la conducción se basa en la fórmula [6]
En esta situación, la formación de una brecha de energía que impide la conducción puede entenderse como la competencia entre el potencial de Coulomb U entre electrones de 3 d y la integral de transferencia t de electrones de 3 d entre átomos vecinos (la integral de transferencia es parte de la unión estrecha). aproximación). La brecha de energía total es entonces