Zientziaren zientzian eta fisika kuantikoan, "Angelu Magikoa" bihurritutako grafeno bikoitzeko geruza (TBLG) izeneko Mohr marra eta gerriko lauen portaerak interes handia piztu du zientzialarien artean, nahiz eta propietate askok eztabaida sutsua piztu. Science Progress aldizkarian argitaratutako ikerketa berri batean, Emilio Colledok eta Estatu Batuetako eta Japoniako Fisika eta Materialen Zientzia Saileko zientzialariek supereroankortasuna eta analogia behatu dituzte bihurritutako grafeno bikoitzeko geruzan. Mott isolatzaile egoerak 0,93 gradu inguruko bihurdura angelua du. Angelu hau aurreko ikerketan kalkulatutako "angelu magikoa" angelua (1,1°) baino % 15 txikiagoa da. Ikerketa honek erakusten du bihurritutako grafeno bikoitzeko "angelu magikoa" tartea espero baino handiagoa dela.
Ikerketa honek informazio berri ugari eskaintzen du grafeno bikoitz bihurrituan dauden fenomeno kuantiko sendoak deszifratzeko, fisika kuantikoan aplikazioetarako. Fisikariek "Twistronika" definitzen dute ondoz ondoko van der Waals geruzen arteko bihurdura-angelu erlatiboa bezala, grafenoan moiré eta banda lauak sortzeko. Kontzeptu hau metodo berri eta bakarra bihurtu da, bi dimentsioko materialetan oinarritutako gailuen propietateak nabarmen aldatzeko eta pertsonalizatzeko, korronte-fluxua lortzeko. "Twistronikaren" efektu nabarmena ikertzaileen aitzindari-lanean erakutsi zen, bi grafeno geruza geruza bakarreko θ=1.1±0.1°-ko "angelu magiko" bihurdura-angeluan pilatzen direnean, banda oso laua agertzen dela erakutsiz.
Ikerketa honetan, grafeno bikoitz bihurrituan (TBLG), supersarearen lehenengo mikrostriparen (ezaugarri estrukturala) fase isolatzailea "angelu magikoan" erdi beteta zegoen. Ikerketa taldeak zehaztu zuen hau Mott isolatzaile bat dela (propietate supereroaleak dituen isolatzailea) eta supereroankortasuna erakusten duela dopaje maila apur bat altuago eta baxuagoetan. Fase-diagramak tenperatura altuko supereroalea erakusten du supereroaleen trantsizio-tenperaturaren (Tc) eta Fermi tenperaturaren (Tf) artean. Ikerketa honek interes handia eta eztabaida teorikoa sortu zituen grafenoaren banda-egiturari, topologiari eta "Angelu Magiko" erdieroale-sistemei buruz. Jatorrizko txosten teorikoarekin alderatuta, ikerketa esperimentala arraroa da eta hasi besterik ez da egin. Ikerketa honetan, taldeak transmisio-neurketak egin zituen "angelu magiko" grafeno bikoitz bihurrituan, isolamendu- eta supereroankortasun-egoera garrantzitsuak erakutsiz.
Ustekabean 0,93 ± 0,01eko angelu distortsionatu bat, ezarritako "Angelu Magikoa" baino % 15 txikiagoa dena, orain arte jakinarazi den txikiena ere bada eta supereroankortasun-propietateak erakusten ditu. Emaitza hauek adierazten dute korrelazio-egoera berria "Angelu Magikoa" grafeno bikoitz bihurrituan ager daitekeela, lehen mailako "angelu magikoa" baino baxuagoa, grafenoaren lehen mikrozerrendatik harago. "Adar magiko" grafeno bikoitz bihurritu hauek eraikitzeko, taldeak "urratu eta pilatu" metodoa erabili zuen. Boro nitruro (BN) geruza hexagonalen arteko egitura kapsulatuta dago; Hall hagaxka geometria batean modelatuta, Cr/Au (kromoa/urrea) ertz-kontaktuetara akoplatutako hari anitzekin. "Angelu Magikoa" grafeno bikoitz bihurritu gailu osoa atzeko ate gisa erabilitako grafeno geruzaren gainean fabrikatu zen.
Zientzialariek korronte zuzeneko (DC) eta korronte alternoko (AC) blokeatzeko teknikak erabiltzen dituzte ponpatutako HE4 eta HE3 kriostatoetako gailuak neurtzeko. Taldeak gailuaren luzetarako erresistentziaren (Rxx) eta ate-tentsio zabalduaren (VG) tartearen arteko erlazioa erregistratu zuen eta B eremu magnetikoa kalkulatu zuen 1,7K-ko tenperaturan. Elektroi-zulo txikien asimetria "Angelu Magikoa" grafenozko bikapa bihurrituko gailuaren berezko propietate bat dela ikusi zen. Aurreko txostenetan ikusi zen bezala, taldeak emaitza hauek erregistratu zituen eta orain arte supereroankortasuna izan duten txostenak zehaztu zituen. "Angelu Magikoa" ezaugarriak grafenozko bikapa gailuaren torsio-angelu minimoa bihurritzen du. Landau haizagailu-diagrama gertuagotik aztertuta, ikertzaileek ezaugarri aipagarri batzuk lortu zituzten.
Adibidez, erdi betetako gailurra eta Landau mailaren bikoitzeko endekapena bat datoz aurretik behatutako Momentu-antzeko isolamendu egoerekin. Taldeak SU(4) spin haranaren simetrian haustura bat eta Fermi gainazal kuasi-partikula berri baten eraketa erakutsi zituen. Hala ere, xehetasunek azterketa zehatzagoa behar dute. Supereroankortasunaren agerpena ere ikusi zen, eta horrek Rxx (erresistentzia longitudinala) handitu zuen, aurreko ikerketen antzera. Ondoren, taldeak supereroale fasearen tenperatura kritikoa (Tc) aztertu zuen. Lagin honetan supereroaleen dopaketa optimorako daturik lortu ez zenez, zientzialariek 0,5K-ko tenperatura kritikoa suposatu zuten. Hala ere, gailu hauek eraginkorrak ez dira supereroale egoeratik datu argiak lortu arte. Supereroale egoera gehiago ikertzeko, ikertzaileek gailuaren lau terminaleko tentsio-korronte (VI) ezaugarriak neurtu zituzten eramaile-dentsitate desberdinetan.
Lortutako erresistentziak erakusten du superkorrontea dentsitate-tarte handiago batean ikusten dela eta superkorrontearen murrizketa erakusten duela eremu magnetiko paralelo bat aplikatzen denean. Ikerketan ikusitako portaera ulertzeko, ikertzaileek "Angelu Magikoa" grafenozko gailu bihurritu bikoitzaren Moir banda-egitura kalkulatu zuten Bistritzer-MacDonald eredua eta parametro hobetuak erabiliz. "Angelu Magikoa" angeluaren aurreko kalkuluarekin alderatuta, kalkulatutako energia baxuko Moire banda ez dago energia handiko bandatik isolatuta. Gailuaren bihurdura-angelua beste nonbait kalkulatutako "angelu magikoa" angelua baino txikiagoa den arren, gailuak aurreko ikerketekin (Mort isolamendua eta supereroankortasuna) oso lotuta dagoen fenomeno bat du, fisikariek ustekabekoa eta bideragarria zela ikusi zutena.
Dentsitate handietan (energia bakoitzean eskuragarri dauden egoera kopurua) portaera gehiago ebaluatu ondoren, zientzialariek behatutako ezaugarriak isolamendu-egoera berriei egozten zaizkie. Etorkizunean, egoeren dentsitatearen (DOS) azterketa zehatzagoa egingo da isolamendu-egoera bakoitiak ulertzeko eta spin kuantikoko likido gisa sailka daitezkeen zehazteko. Horrela, zientzialariek supereroankortasuna Mox-en antzeko isolamendu-egoeraren ondoan ikusi zuten grafenozko bikapa bihurritu batean, biraketa-angelu txiki batekin (0,93°). Ikerketa honek erakusten du angelu txiki eta dentsitate handietan ere, elektroi-korrelazioaren eragina moiré-aren propietateetan berdina dela. Etorkizunean, fase isolatzailearen spin-harana aztertuko da, eta fase supereroale berri bat aztertuko da tenperatura baxuagoan. Ikerketa esperimentala ahalegin teorikoekin konbinatuko da portaera honen jatorria ulertzeko.
Argitaratze data: 2019ko urriaren 8a