Ang kinaiya sa Mohr stripes ug flat belts sa siyensiya sa siyensiya ug quantum physics nga gitawag og "Magic Angle" twisted bilayer graphene (TBLG) nakadani ug dakong interes sa mga siyentista, bisan tuod daghang mga kabtangan ang nag-atubang sa init nga debate. Sa usa ka bag-ong pagtuon nga gipatik sa journal Science Progress, si Emilio Colledo ug mga siyentipiko sa Department of Physics and Materials Science sa Estados Unidos ug Japan nakaobserbar sa superconductivity ug analogy sa twisted bilayer graphene. Ang Mott insulator state adunay twist angle nga mga 0.93 degrees. Kini nga anggulo 15% nga mas gamay kaysa sa "magic angle" nga anggulo (1.1 °) nga kalkulado sa miaging pagtuon. Kini nga pagtuon nagpakita nga ang "magic angle" range sa twisted bilayer graphene mas dako kay sa gipaabot kaniadto.
Kini nga pagtuon naghatag daghang bag-ong impormasyon alang sa pag-decipher sa kusog nga quantum phenomena sa twisted bilayer graphene para sa mga aplikasyon sa quantum physics. Gihubit sa mga pisiko ang "Twistronics" isip ang relatibong twist nga anggulo tali sa kasikbit nga mga lut-od sa van der Waals aron makahimo og moiré ug patag nga mga banda sa graphene. Kini nga konsepto nahimong usa ka bag-o ug talagsaon nga pamaagi alang sa mahinungdanon nga pagbag-o ug pag-customize sa mga kabtangan sa device base sa duha ka dimensyon nga mga materyales aron makab-ot ang kasamtangan nga dagan. Ang talagsaon nga epekto sa "Twistronics" gipakita sa pagpayunir nga buhat sa mga tigdukiduki, nga nagpakita nga sa diha nga ang duha ka single-layer graphene layers gipatong sa usa ka "magic angle" twist angle sa θ = 1.1±0.1 °, usa ka patag kaayo nga banda makita. .
Niini nga pagtuon, sa twisted bilayer graphene (TBLG), ang insulating phase sa unang microstrip (structural feature) sa superlattice sa "magic angle" kay semi-filled. Gitino sa research team nga kini usa ka Mott insulator (usa ka insulator nga adunay superconducting properties) nga nagpakita sa superconductivity sa gamay nga mas taas ug ubos nga lebel sa doping. Ang phase diagram nagpakita sa taas nga temperatura nga superconductor tali sa superconducting transition temperature (Tc) ug sa Fermi temperature (Tf). Kini nga panukiduki misangpot sa dakong interes ug teoretikal nga debate sa graphene band structure, topology ug dugang nga "Magic Angle" semiconductor systems. Kung itandi sa orihinal nga teoretikal nga taho, ang panukiduki sa eksperimento talagsa ra ug nagsugod pa lang. Sa kini nga pagtuon, ang team nagpahigayon mga pagsukod sa transmission sa "magic angle" twisted bilayer graphene nga nagpakita sa may kalabutan nga insulating ug superconducting nga mga estado.
Usa ka wala damha nga gituis nga anggulo sa 0.93 ± 0.01, nga 15% nga mas gamay kaysa sa gitukod nga "Magic Angle", mao usab ang pinakagamay nga gitaho hangtod karon ug nagpakita sa mga superconducting nga mga kabtangan. Kini nga mga resulta nagpakita nga ang bag-ong correlation state mahimong makita sa "Magic Angle" twisted bilayer graphene, ubos sa nag-unang "magic angle", lapas sa unang microstrip sa graphene. Aron matukod kining mga "magic horn" twisted bilayer graphene nga mga himan, ang team migamit ug "gisi ug stack" nga pamaagi. Ang istruktura tali sa hexagonal boron nitride (BN) nga mga sapaw gi-encapsulated; giporma sa usa ka Hall rod geometry nga adunay daghang mga wire nga gidugtong sa Cr/Au (chromium/gold) nga mga kontak sa ngilit. Ang tibuok "Magic Angle" twisted bilayer graphene device gihimo sa ibabaw sa graphene layer nga gigamit isip back gate.
Gigamit sa mga siyentista ang standard direct current (DC) ug alternating current (AC) nga mga teknik sa pag-lock sa pagsukod sa mga device sa pumped HE4 ug HE3 cryostats. Girekord sa team ang relasyon tali sa longitudinal resistance (Rxx) sa device ug sa extended gate voltage (VG) range ug gikalkulo ang magnetic field B sa temperatura nga 1.7K. Ang gamay nga electron-hole asymmetry naobserbahan nga usa ka kinaiyanhon nga kabtangan sa "Magic Angle" twisted bilayer graphene device. Sama sa naobserbahan sa miaging mga taho, girekord sa team kini nga mga resulta ug gidetalye ang mga taho nga superconducting hangtod karon. Ang kinaiya nga "Magic Angle" nagtuyok sa minimum nga torsion angle sa bilayer graphene device. Uban sa mas duol nga pagsusi sa Landau fan chart, ang mga tigdukiduki nakabaton og pipila ka talagsaong mga bahin.
Pananglitan, ang peak sa katunga nga pun-on ug ang duha ka pilo nga pagkabulok sa lebel sa Landau nahiuyon sa naobserbahan kaniadto nga Moment-like insulation states. Gipakita sa team ang usa ka break sa simetriya sa gibanabana nga spin valley SU(4) ug ang pagporma sa usa ka bag-ong quasi-particle nga Fermi nga nawong. Bisan pa, ang mga detalye nanginahanglan usa ka labi ka detalyado nga pagsusi. Ang dagway sa superconductivity naobserbahan usab, nga nagdugang Rxx (longhitudinal nga pagsukol), susama sa miaging mga pagtuon. Gisusi dayon sa team ang kritikal nga temperatura (Tc) sa superconducting phase. Tungod kay wala’y nakuha nga datos alang sa kamalaumon nga doping sa mga superconductor sa kini nga sample, ang mga siyentista nagtuo nga usa ka kritikal nga temperatura hangtod sa 0.5K. Bisan pa, kini nga mga aparato mahimong dili epektibo hangtod sila makakuha og tin-aw nga datos gikan sa superconducting state. Aron masusi pa ang kahimtang sa superconducting, gisukod sa mga tigdukiduki ang upat ka terminal nga boltahe-kasamtangan (VI) nga mga kinaiya sa aparato sa lainlaing mga densidad sa carrier.
Ang resistensya nga nakuha nagpakita nga ang super current naobserbahan sa usa ka mas dako nga densidad nga range ug nagpakita sa pagsumpo sa super current kung ang usa ka parallel magnetic field gigamit. Aron makuha ang panabut sa pamatasan nga naobserbahan sa pagtuon, gikalkulo sa mga tigdukiduki ang istruktura sa Moir band sa "Magic Angle" twisted bilayer graphene device gamit ang modelo nga Bistritzer-MacDonald ug gipaayo nga mga parameter. Kung itandi sa miaging kalkulasyon sa "Magic Angle" nga anggulo, ang kalkulado nga ubos nga kusog nga Moire band wala mahimulag gikan sa taas nga kusog nga banda. Bisan kung ang anggulo sa twist sa aparato mas gamay kaysa sa anggulo sa "magic angle" nga gikalkula sa ubang lugar, ang aparato adunay usa ka panghitabo nga kusgan nga adunay kalabotan sa miaging mga pagtuon (Mort insulation ug superconductivity), nga nakit-an sa mga pisiko nga wala damha ug mahimo.
Human sa dugang nga pagtimbang-timbang sa kinaiya sa dagkong mga densidad (ang gidaghanon sa mga estado nga anaa sa matag enerhiya), ang mga kinaiya nga naobserbahan sa mga siyentista gipahinungod ngadto sa bag-ong mitumaw nga may kalabutan nga mga estado sa insulasyon. Sa umaabot, ang usa ka mas detalyado nga pagtuon sa Densidad sa mga estado (DOS) ipahigayon aron masabtan ang katingad-an nga kahimtang sa pagkakabukod ug aron mahibal-an kung mahimo ba kini nga klasipikasyon nga quantum spin liquids. Niining paagiha, naobserbahan sa mga siyentista ang superconductivity duol sa Mox-like insulating state sa usa ka twisted bilayer graphene device nga adunay gamay nga twist angle (0.93°). Kini nga pagtuon nagpakita nga bisan sa ingon ka gamay nga mga anggulo ug taas nga densidad, ang epekto sa electron correlation sa mga kabtangan sa moiré parehas. Sa umaabot, ang spin valleys sa insulating phase pagatun-an, ug ang usa ka bag-ong superconducting phase pagatun-an sa mas ubos nga temperatura. Ang eksperimento nga panukiduki iuban sa teoretikal nga mga paningkamot aron masabtan ang gigikanan niini nga pamatasan.
Oras sa pag-post: Okt-08-2019