Mohr marren eta gerriko lauen portaerak zientziaren eta fisika kuantikoaren zientzian "Magic Angle" geruza bikoitzeko grafeno bihurritua (TBLG) deritzonak interes handia erakarri du zientzialarien artean, nahiz eta propietate askok eztabaida bizia izan. Science Progress aldizkarian argitaratutako ikerketa berri batean, Emilio Colledok eta Estatu Batuetako eta Japoniako Fisika eta Materialen Zientzia Saileko zientzialariek supereroankortasuna eta analogia ikusi zituzten geruza bikoitzeko grafenoan. Mott isolatzaile egoerak 0,93 gradu inguruko bira angelua du. Angelu hori aurreko azterketan kalkulatutako "angelu magikoa" (1,1°) baino % 15 txikiagoa da. Azterketa honek erakusten du geruza bikoitzeko grafenoaren "angelu magikoa" tartea espero baino handiagoa dela.
Ikerketa honek informazio berri ugari eskaintzen du geruza bikoitzeko grafenoaren fenomeno kuantiko indartsuak deszifratzeko, fisika kuantikoan aplikazioetarako. Fisikariek "Twistronika" ondoko van der Waals geruzen arteko bihurridura-angelu erlatiboa bezala definitzen dute grafenoan moiré eta banda lauak sortzeko. Kontzeptu hau metodo berri eta bakarra bihurtu da gailuen propietateak nabarmen aldatzeko eta pertsonalizatzeko bi dimentsioko materialetan oinarrituta, korronte-fluxua lortzeko. "Twistronics"-en efektu nabarmena ikertzaileen lan aitzindarietan adierazi zen, geruza bakarreko bi grafeno geruza θ=1.1±0.1°-ko biratu-angeluan "angelu magiko" batean pilatzen direnean oso banda laua agertzen dela frogatuz. .
Ikerketa honetan, geruza bikoitzeko grafeno bihurrituan (TBLG), supersarearen lehen mikrobandaren (egiturazko ezaugarria) fase isolatzailea "angelu magikoa" erdi bete zen. Ikerketa-taldeak zehaztu zuen Mott isolatzaile bat dela (propietate supereroaleak dituen isolatzailea) eta supereroankortasuna erakusten duena doping maila apur bat altuago eta baxuagoetan. Fase-diagramak tenperatura altuko supereroalea erakusten du trantsizio-tenperatura supereroalearen (Tc) eta Fermi tenperaturaren (Tf) artekoa. Ikerketa honek interes handia eta eztabaida teorikoa eragin zuen grafeno-banden egitura, topologia eta "Angelu Magikoa" erdieroale sistema osagarriei buruz. Jatorrizko txosten teorikoarekin alderatuta, ikerketa esperimentala arraroa da eta hasi berria da. Azterketa honetan, taldeak transmisio-neurketak egin zituen "angelu magiko" geruza bikoitzeko grafenoan, egoera isolatzaile eta supereroale garrantzitsuak erakutsiz.
Ustekabean distortsionatutako 0,93 ± 0,01eko angelua, ezarritako "Angelu magikoa" baino % 15 txikiagoa dena, orain arte jakinarazitako txikiena da eta propietate supereroaleak ditu. Emaitza hauek adierazten dute korrelazio-egoera berria "Angelu magikoa" geruza bikoitzeko grafenoan ager daitekeela, "angelu magikoa" primarioa baino baxuago, grafenoaren lehen mikrobandatik haratago. "Adar magiko" geruza bikoitzeko grafenozko gailu horiek eraikitzeko, taldeak "urratu eta pilatu" ikuspegia erabili zuen. Boro nitruro hexagonalen (BN) geruzen arteko egitura kapsulatuta dago; Cr/Au (kromo/urrea) ertz-kontaktuekin akoplatuta dauden hari ugari dituen Hall haga geometria batean modelatua. "Angelu magikoa" geruza bikoitzeko grafeno gailu osoa atzeko ate gisa erabiltzen den grafeno geruzaren gainean fabrikatu zen.
Zientzialariek korronte zuzena (DC) eta korronte alternoa (AC) blokeatzeko teknika estandarrak erabiltzen dituzte HE4 eta HE3 ponpatutako kriostatoetan gailuak neurtzeko. Taldeak gailuaren luzetarako erresistentziaren (Rxx) eta atearen tentsio hedatuaren (VG) tartearen arteko erlazioa erregistratu zuen eta B eremu magnetikoa kalkulatu zuen 1,7K-ko tenperaturan. Elektroi-zulo txikien asimetria "Magic Angle" bikoitzaren geruza bikoitzeko grafeno gailuaren berezko propietatea zela ikusi zen. Aurreko txostenetan ikusi denez, taldeak emaitza horiek erregistratu eta orain arte supereroaleak izan diren txostenak zehaztu ditu. "Angelu magikoa" ezaugarriak geruza biko grafeno gailuaren torsio angelu minimoa bihurritzen du. Landau zaleen diagrama sakonago aztertuta, ikertzaileek ezaugarri nabarmen batzuk lortu zituzten.
Esaterako, erdi betean dagoen gailurra eta Landau mailaren endekapen bikoitza bat datoz aurrez ikusitako Momentu antzeko isolamendu-egoerekin. Taldeak SU(4) gutxi gorabeherako spin haranaren simetrian haustura bat eta Fermi gainazal ia partikula berri baten eraketa erakutsi zuen. Hala ere, xehetasunek ikuskapen zehatzagoa eskatzen dute. Supereroankortasunaren agerpena ere ikusi zen, Rxx (erresistentzia longitudinala) handitu zuena, aurreko ikerketen antzera. Ondoren taldeak fase supereroalearen tenperatura kritikoa (Tc) aztertu zuen. Lagin honetan supereroaleen dopatze optimorako daturik lortu ez denez, zientzialariek 0,5K arteko tenperatura kritikoa suposatu zuten. Hala ere, gailu hauek ez dira eraginkorrak egoera supereroalearen datu argiak lortzeko gai izan arte. Egoera supereroalea gehiago ikertzeko, ikertzaileek gailuaren lau terminaleko tentsio-korronte (VI) ezaugarriak eramaile-dentsitate desberdinetan neurtu zituzten.
Lortutako erresistentziak erakusten du superkorrontea dentsitate-tarte handiago batean behatzen dela eta eremu magnetiko paralelo bat aplikatzen denean superkorrontearen ezabapena erakusten du. Ikerketan ikusitako portaera ezagutzeko, ikertzaileek Bistritzer-MacDonald eredua eta parametro hobetuak erabiliz "Magic Angle" geruza bikoitzeko grafeno gailuaren Moir banda egitura kalkulatu zuten. "Angelu magikoaren" angeluaren aurreko kalkuluarekin alderatuta, kalkulatutako energia baxuko Moire banda ez dago energia handiko bandatik isolatuta. Gailuaren bira-angelua beste nonbait kalkulatutako "angelu magikoa" baino txikiagoa den arren, gailuak aurreko ikerketekin oso lotuta dagoen fenomeno bat du (Mort isolamendua eta supereroankortasuna), fisikariek ustekabekoa eta bideragarria zela ikusi zutena.
Dentsitate handietako portaera gehiago ebaluatu ondoren (energia bakoitzean eskuragarri dagoen egoera kopurua), zientzialariek ikusitako ezaugarriak sortu berri diren isolamendu-egoera elkartuei egozten zaizkie. Etorkizunean, dentsitate-egoeren (DOS) azterketa zehatzagoa egingo da isolamendu-egoera bitxia ulertzeko eta spin kuantiko likido gisa sailka daitezkeen zehazteko. Modu honetan, zientzialariek Mox antzeko egoera isolatzailetik gertu supereroankortasuna behatu zuten geruza bikoitzeko grafenozko gailu bihurritu baten angelu txiki batekin (0,93°). Ikerketa honek erakusten du angelu txiki eta dentsitate handietan ere, elektroien korrelazioak moiré-ren propietateetan duen eragina berdina dela. Etorkizunean, fase isolatzaileko spin haranak aztertuko dira, eta fase supereroale berri bat aztertuko da tenperatura baxuagoan. Ikerketa esperimentala jokabide horren jatorria ulertzeko ahalegin teorikoekin bateratuko da.
Argitalpenaren ordua: 2019-10-08