U cumpurtamentu di e strisce Mohr è i cinturini flat in a scienza di a scienza è a fisica quantistica chjamata "Magic Angle" grafene bistratu torciatu (TBLG) hà suscitatu un grande interessu da i scientisti, ancu s'è parechje proprietà face un dibattitu caldu. In un novu studiu publicatu in a rivista Science Progress, Emilio Colledo è i scientisti in u Dipartimentu di Fisica è Scienze di i Materiali in i Stati Uniti è u Giappone anu osservatu a superconduttività è l'analogia in u grafene bistratu torciatu. U statu insulator Mott hà un angolo di torsione di circa 0,93 gradi. Stu angulu hè 15% più chjucu cà l'angolo "magicu" (1,1 °) calculatu in u studiu precedente. Stu studiu mostra chì a gamma di "angulu magicu" di grafene bistratu torciatu hè più grande di ciò chì era previstu prima.
Stu studiu furnisce una ricchezza di nova infurmazione per decifrare i forti fenomeni quantistici in grafene bistratu torciatu per applicazioni in fisica quantistica. I fisici definiscenu "Twistronics" cum'è l'angolo di torsione relative trà strati di van der Waals adiacenti per pruduce moiré è bande piatte in graphene. Stu cuncettu hè diventatu un metudu novu è unicu per cambià significativamente è persunalizà e proprietà di u dispositivu basatu nantu à materiali bidimensionali per ottene u flussu attuale. L'effettu rimarchevule di "Twistronics" hè statu esemplificatu in u travagliu pionieri di i circadori, dimustrendu chì quandu dui strati di grafene di una sola capa sò impilati à un angolo di torsione "angulu magicu" di θ = 1.1±0.1 °, una banda assai piatta appare. .
In questu studiu, in u grafene bistratu torciatu (TBLG), a fase insulating di a prima microstrip (caratteristica strutturale) di u superlattice à l'"angle magicu" hè stata semi-piena. U squadra di ricerca hà determinatu chì questu hè un insulatore Mott (un insulatore cù proprietà superconduttive) chì mostra superconduttività à livelli di doping ligeramente più alti è più bassi. Le diagramme de phase montre le supraconducteur à haute température entre la température de transition supraconductrice (Tc) et la température de Fermi (Tf). Sta ricerca hà purtatu à un grande interessu è dibattitu teoricu nantu à a struttura di a banda di grafene, a topologia è i sistemi di semiconduttori supplementari "Magic Angle". Comparatu cù u rapportu teoricu originale, a ricerca sperimentale hè rara è hè appena principiata. In questu studiu, a squadra hà realizatu misurazioni di trasmissione nantu à u grafene bistratu torciatu di "angolo magicu" chì mostra i stati insulanti è superconduttori pertinenti.
Un angulu distortu inesperu di 0,93 ± 0,01, chì hè 15% più chjucu di l'"Angulu Magicu" stabilitu, hè ancu u più chjucu rapportatu finu à a data è mostra proprietà superconduttive. Questi risultati indicanu chì u novu statu di correlazione pò apparisce in u grafene bistratu torciatu "Angulu Magicu", più bassu di l'"angle magicu primariu", oltre a prima microstriscia di grafene. Per custruisce questi dispositivi di grafene bistratu torciatu "cornu magicu", a squadra hà utilizatu un approcciu "lacrima è stack". A struttura trà i strati di nitruru di boru esagonale (BN) hè incapsulata; modellatu in una geometria di asta Hall cù più fili accoppiati à cuntatti di bordu Cr/Au (cromu/oru). Tuttu u dispusitivu di grafene bistratu torciatu "Angulu magicu" hè statu fabbricatu sopra à a capa di grafene utilizata cum'è a porta posteriore.
I scientisti utilizanu tecniche di serratura di corrente diretta standard (DC) è di corrente alternata (AC) per misurà i dispositi in criostati HE4 è HE3 pompati. A squadra hà registratu a relazione trà a resistenza longitudinale di u dispusitivu (Rxx) è a gamma di tensione di porta estesa (VG) è hà calculatu u campu magneticu B à una temperatura di 1.7K. A piccula asimmetria di i buchi di l'elettroni hè stata osservata per esse una pruprietà inerente di u dispusitivu di grafene bistratu torciatu "Angulu magicu". Cum'è osservatu in i rapporti precedenti, a squadra hà registratu questi risultati è dettagliate i rapporti chì sò stati superconduttivi finu à avà. U caratteristicu "Angulu Magicu" torce l'angolo di torsione minimu di u dispositivu di grafene bistratu. Cù un esame più attentu di a carta di fan di Landau, i circadori anu acquistatu alcune caratteristiche notevuli.
Per esempiu, u piccu à a mità di riempimentu è a degenerazione duie volte di u livellu Landau sò cunsistenti cù i stati d'insulazioni Moment-like osservati prima. L'equipa hà dimustratu una ruttura in a simmetria di a valle di spin apprussimativa SU(4) è a furmazione di una nova superficia di Fermi quasi particella. Tuttavia, i dettagli necessitanu una ispezione più dettagliata. L'apparizione di superconductività hè stata ancu osservata, chì hà aumentatu Rxx (resistenza longitudinale), simili à studii previ. A squadra dopu esaminò a temperatura critica (Tc) di a fase superconduttiva. Siccomu nisuna dati hè stata ottenuta per u doping ottimali di i superconduttori in questa mostra, i scientisti assumevanu una temperatura critica di finu à 0.5K. Tuttavia, sti dispusitivi diventanu inefficaci finu à ch'elli sò capaci di ottene dati chjaru da u statu superconduttivu. Per investigà ulteriormente u statu superconduttivu, i circadori anu misuratu e caratteristiche di voltage-current (VI) à quattru terminali di u dispusitivu in diverse densità di trasportatore.
A resistenza ottenuta mostra chì u super currente hè osservatu nantu à una gamma di densità più grande è mostra a suppressione di super currente quandu un campu magneticu parallelu hè appiicatu. Per ottene insight in u cumpurtamentu osservatu in u studiu, i circadori anu calculatu a struttura di a banda Moir di u dispusitivu di grafene bistratu "Magic Angle" cù u mudellu Bistritzer-MacDonald è paràmetri migliurati. Comparatu à u calculu precedente di l'angulu "Angulu Magicu", a banda Moire di bassa energia calculata ùn hè micca isolata da a banda d'alta energia. Ancu s'è l'angulu di torsione di u dispusitivu hè più chjucu cà l'angulu "magic angle" calculatu in altrò, u dispusitivu hà un fenomenu chì hè fermamente ligatu à i studii precedenti (Mort insulation and superconductivity), chì i fisici trovanu inaspettati è fattibili.
Dopu avè evaluatu in più u cumpurtamentu à grande densità (u nùmeru di stati dispunibuli nantu à ogni energia), e caratteristiche osservate da i scientisti sò attribuiti à i stati d'insulazione assuciati di novu emergenti. In u futuru, un studiu più detallatu di a densità di stati (DOS) serà realizatu per capisce u statu stranu di l'insulazione è per stabilisce s'ellu ponu esse classificati cum'è liquidi di spin quantum. In questu modu, i scientisti anu osservatu a superconduttività vicinu à u statu insulating Mox-like in un dispositivu di grafene bistratu torciatu cù un picculu angolo di torsione (0,93 °). Stu studiu mostra chì ancu in tali picculi anguli è densità elevate, l'effettu di a correlazione di l'elettroni nantu à e proprietà di moiré hè u listessu. In u futuru, i vaddi spin di a fase insulating seranu studiati, è una nova fase superconductiva serà studiata à una temperatura più bassa. A ricerca sperimentale serà cumminata cù sforzi teorichi per capisce l'origine di stu cumpurtamentu.
Tempu di pubblicazione: 08-ottobre-2019