Mohri triipude ja lamedate vööde käitumine teaduse ja kvantfüüsika teaduses, mida nimetatakse "võlunurga" keerutatud kahekihiliseks grafeeniks (TBLG), on teadlaste seas äratanud suurt huvi, kuigi paljud omadused seisavad silmitsi tulise aruteluga. Ajakirjas Science Progress avaldatud uues uuringus jälgisid Emilio Colledo ning USA ja Jaapani füüsika- ja materjaliteaduse osakonna teadlased ülijuhtivust ja analoogiat keerdunud kahekihilises grafeenis. Mott-isolaatori oleku pöördenurk on umbes 0,93 kraadi. See nurk on 15% väiksem kui eelmises uuringus arvutatud maagiline nurk (1,1°). See uuring näitab, et keerdunud kahekihilise grafeeni "maagilise nurga" ulatus on oodatust suurem.
See uuring annab hulgaliselt uut teavet keerdunud kahekihilise grafeeni tugevate kvantnähtuste dešifreerimiseks kvantfüüsika rakenduste jaoks. Füüsikud määratlevad "Twistronics" kui suhtelise pöördenurga külgnevate van der Waalsi kihtide vahel, et tekitada grafeenis muaree ja lamedaid ribasid. Sellest kontseptsioonist on saanud uus ja ainulaadne meetod seadme omaduste oluliseks muutmiseks ja kohandamiseks kahemõõtmeliste materjalide põhjal, et saavutada vooluvool. "Twistronicsi" tähelepanuväärne mõju oli näide teadlaste teedrajavas töös, näidates, et kui kaks ühekihilist grafeenikihti on virnastatud "maagilise nurga" pöördenurga all θ = 1, 1 ± 0, 1 °, ilmub väga lame riba. .
Selles uuringus oli keerutatud kahekihilises grafeenis (TBLG) supervõre esimese mikroriba (struktuurse tunnuse) isolatsioonifaas "maagilise nurga" juures pooltäidetud. Uurimisrühm tegi kindlaks, et see on Mott-isolaator (ülijuhtivate omadustega isolaator), millel on ülijuhtivus veidi kõrgemal ja madalamal dopingutasemel. Faasidiagramm näitab kõrge temperatuuriga ülijuhti ülijuhtiva üleminekutemperatuuri (Tc) ja Fermi temperatuuri (Tf) vahel. See uurimus tõi kaasa suure huvi ja teoreetilise arutelu grafeeniribade struktuuri, topoloogia ja täiendavate "Magic Angle" pooljuhtsüsteemide üle. Võrreldes esialgse teoreetilise aruandega on eksperimentaalsed uuringud haruldased ja need on alles alanud. Selles uuringus viis meeskond läbi "maagilise nurga" keerutatud kahekihilise grafeeni ülekandemõõtmised, mis näitasid asjakohaseid isoleerivaid ja ülijuhtivaid olekuid.
Ootamatult moonutatud nurk 0, 93 ± 0, 01, mis on 15% väiksem kui kehtestatud "maagiline nurk", on ka seni väikseim ja sellel on ülijuhtivad omadused. Need tulemused näitavad, et uus korrelatsiooni olek võib ilmneda keerutatud kahekihilises grafeenis "Magic Angle", mis on madalam kui esmane "maagiline nurk", väljaspool esimest grafeeni mikroriba. Nende "võlusarvest" keeratud kahekihiliste grafeeniseadmete ehitamiseks kasutas meeskond "rebi ja virna" lähenemisviisi. Kuusnurkse boornitriidi (BN) kihtide vaheline struktuur on kapseldatud; mustriline Halli varda geomeetriasse mitme juhtmega, mis on ühendatud Cr/Au (kroom/kuld) servakontaktidega. Kogu "Magic Angle" keerutatud kahekihiline grafeeniseade valmistati tagumise väravana kasutatud grafeenikihi peale.
Teadlased kasutavad pumbatavate HE4 ja HE3 krüostaatide seadmete mõõtmiseks standardseid alalisvoolu (DC) ja vahelduvvoolu (AC) lukustustehnikaid. Töörühm registreeris seose seadme pikisuunalise takistuse (Rxx) ja laiendatud paisupinge (VG) vahemiku vahel ning arvutas magnetvälja B temperatuuril 1,7 K. Täheldati, et väikese elektronaugu asümmeetria on keerutatud kahekihilise grafeeniseadme "Magic Angle" omane omadus. Nagu eelmistes aruannetes täheldatud, registreeris meeskond need tulemused ja kirjeldas seni ülijuhtivaid aruandeid. Iseloomulik "Magic Angle" väänab kahekihilise grafeeniseadme minimaalset väändenurka. Landau fännikaarti lähemalt uurides said teadlased märkimisväärseid jooni.
Näiteks poole täitumise tipp ja Landau taseme kahekordne degenereerumine on kooskõlas eelnevalt täheldatud Moment-like isolatsiooniseisunditega. Töörühm näitas ligikaudse pöörlemisoru SU(4) sümmeetria katkemist ja uue kvaasiosakeste Fermi pinna moodustumist. Üksikasjad nõuavad aga täpsemat kontrolli. Täheldati ka ülijuhtivuse ilmnemist, mis suurendas sarnaselt varasematele uuringutele Rxx (pikisuunaline takistus). Seejärel uuris meeskond ülijuhtiva faasi kriitilist temperatuuri (Tc). Kuna selles proovis ülijuhtide optimaalse dopingu kohta andmeid ei saadud, eeldasid teadlased kriitiliseks temperatuuriks kuni 0,5 K. Need seadmed muutuvad aga ebaefektiivseks, kuni nad suudavad ülijuhtivast olekust selgeid andmeid saada. Ülijuhtiva oleku edasiseks uurimiseks mõõtsid teadlased seadme nelja klemmi pinge-voolu (VI) karakteristikuid erinevatel kandetihedustel.
Saadud takistus näitab, et ülivoolu täheldatakse suuremas tihedusvahemikus ja näitab ülivoolu allasurumist paralleelse magnetvälja rakendamisel. Et saada ülevaade uuringus täheldatud käitumisest, arvutasid teadlased Bistritzer-MacDonaldi mudeli ja täiustatud parameetrite abil "Magic Angle" keerutatud kahekihilise grafeeniseadme Moiri riba struktuuri. Võrreldes eelmise nurga "Magic Angle" arvutusega, ei ole arvutatud madala energiatarbega Moire'i riba suure energiaga ribast eraldatud. Kuigi seadme pöördenurk on väiksem kui mujal arvutatud “võlunurga” nurk, on seadmel varasemate uuringutega tugevalt seotud nähtus (Morti isolatsioon ja ülijuhtivus), mis füüsikute arvates oli ootamatu ja teostatav.
Pärast käitumise edasist hindamist suurel tihedusel (iga energia jaoks saadaolevate olekute arv) omistatakse teadlaste täheldatud omadused äsja tekkivatele seotud isolatsiooniolekutele. Tulevikus viiakse läbi üksikasjalikum olekutiheduse (DOS) uuring, et mõista isolatsiooni veidrat olekut ja teha kindlaks, kas neid saab klassifitseerida kvantpöörlemisvedelikeks. Sel moel täheldasid teadlased ülijuhtivust Moxi-sarnase isolatsiooni oleku lähedal väikese pöördenurgaga (0,93°) keeratud kahekihilises grafeeniseadmes. See uuring näitab, et isegi nii väikeste nurkade ja suure tiheduse korral on elektronkorrelatsiooni mõju muaree omadustele sama. Edaspidi hakatakse uurima isoleeriva faasi spin-orge ning uut ülijuhtivat faasi madalamal temperatuuril. Eksperimentaalsed uuringud ühendatakse teoreetiliste jõupingutustega, et mõista selle käitumise päritolu.
Postitusaeg: okt-08-2019