It gedrach fan Mohr-strepen en platte riemen yn 'e wittenskip fan wittenskip en kwantumfysika neamd "Magic Angle" twisted bilayer grafeen (TBLG) hat grutte belangstelling lutsen fan wittenskippers, hoewol in protte eigenskippen ûnder ferhitte diskusje steane. Yn in nije stúdzje publisearre yn it tydskrift Science Progress, hawwe Emilio Colledo en wittenskippers fan 'e ôfdieling Natuerkunde en Materiaalkunde yn' e Feriene Steaten en Japan supergelieding en analogy waarnommen yn twisted bilayer grafeen. De Mott-isolatortastân hat in twistedhoeke fan sawat 0,93 graden. Dizze hoeke is 15% lytser as de "magyske hoeke" hoeke (1,1°) dy't yn 'e foarige stúdzje berekkene is. Dizze stúdzje lit sjen dat it "magyske hoeke" berik fan twisted bilayer grafeen grutter is as earder ferwachte.
Dizze stúdzje leveret in rykdom oan nije ynformaasje foar it ûntsiferjen fan 'e sterke kwantumferskynsels yn ferdraaide bilaachgrafeen foar tapassingen yn kwantumfysika. Natuerkundigen definiearje "Twistronics" as de relative draaihoeke tusken oanswettende van der Waalslagen om moiré- en platte bannen yn grafeen te produsearjen. Dit konsept is in nije en unike metoade wurden foar it signifikant feroarjen en oanpassen fan apparaateigenskippen op basis fan twadiminsjonale materialen om stroomstream te berikken. It opmerklike effekt fan "Twistronics" waard foarbyldich jûn yn it baanbrekkende wurk fan 'e ûndersikers, dy't oantoande dat as twa ienlaachse grafeenlagen steapele wurde ûnder in "magyske hoeke" draaihoeke fan θ=1.1±0.1°, in heul platte bân ferskynt.
Yn dizze stúdzje, yn 'e ferdraaide bilaachgrafeen (TBLG), wie de isolearjende faze fan 'e earste mikrostrip (strukturele funksje) fan it superrooster by de "magyske hoeke" healfol. It ûndersyksteam bepaalde dat dit in Mott-isolator is (in isolator mei supergeliedende eigenskippen) dy't supergelieding fertoant by wat hegere en legere dopingnivo's. It fazediagram lit de hege-temperatuer supergelieder sjen tusken de supergeliedende oergongstemperatuer (Tc) en de Fermi-temperatuer (Tf). Dit ûndersyk late ta grutte belangstelling en teoretysk debat oer grafeenbandstruktuer, topology en ekstra "Magyske Hoek" healgeliedersystemen. Yn ferliking mei it orizjinele teoretyske rapport is eksperiminteel ûndersyk seldsum en is it krekt begûn. Yn dizze stúdzje fierde it team transmissiemjittingen út op 'e "magyske hoeke" ferdraaide bilaachgrafeen dy't de relevante isolearjende en supergeliedende steaten sjen lieten.
In ûnferwachts ferfoarme hoeke fan 0,93 ± 0,01, dy't 15% lytser is as de fêststelde "Magyske Hoek", is ek de lytste dy't oant no ta rapportearre is en fertoant supergeliedende eigenskippen. Dizze resultaten jouwe oan dat de nije korrelaasjetastân kin ferskine yn 'e "Magyske Hoek" ferdraaide bilaachgrafeen, leger as de primêre "magyske hoeke", foarby de earste mikrostrip fan grafeen. Om dizze "magyske hoarn" ferdraaide bilaachgrafeen-apparaten te bouwen, brûkte it team in "skuor en stapel"-oanpak. De struktuer tusken de hexagonale boornitride (BN)-lagen is ynkapsele; patroanearre yn in Hall-stôggeometry mei meardere triedden keppele oan Cr/Au (chromium/goud) rânekontakten. It heule "Magyske Hoek" ferdraaide bilaachgrafeen-apparaat waard makke boppe op 'e grafeenlaach dy't brûkt waard as de efterpoarte.
Wittenskippers brûke standert gelijkstroom (DC) en wikselstroom (AC) slúttechniken om apparaten te mjitten yn pompte HE4- en HE3-kryostaten. It team registrearre de relaasje tusken de longitudinale wjerstân (Rxx) fan it apparaat en it útwreide gatespanning (VG) berik en berekkene it magnetyske fjild B by in temperatuer fan 1.7K. Lytse elektron-gat asymmetrie waard waarnommen as in ynherinte eigenskip fan it "Magic Angle" twisted bilayer grafeen apparaat. Lykas waarnommen yn eardere rapporten, registrearre it team dizze resultaten en detaillearre de rapporten dy't oant no ta supergeleidend west hawwe. De karakteristike "Magic Angle" ferdraait de minimale torsjehoeke fan it bilayer grafeen apparaat. Mei in nauwer ûndersyk fan 'e Landau-fankaart, krigen de ûndersikers wat opmerklike funksjes.
Bygelyks, de pyk by healfolling en de twafâldige degeneraasje fan it Landau-nivo binne yn oerienstimming mei de earder waarnommen Moment-like isolaasjetastannen. It team liet in brek sjen yn 'e symmetry fan' e ungefeare spindelling SU(4) en de foarming fan in nij quasi-dieltsje Fermi-oerflak. De details fereaskje lykwols in detaillearre ynspeksje. It ferskinen fan supergelieding waard ek waarnommen, wat Rxx (longitudinale wjerstân) ferhege, fergelykber mei eardere stúdzjes. It team ûndersocht doe de krityske temperatuer (Tc) fan 'e supergeliedende faze. Om't gjin gegevens waarden krigen foar optimale dopering fan supergelieders yn dit stekproef, namen de wittenskippers in krityske temperatuer fan maksimaal 0,5 K oan. Dizze apparaten wurde lykwols ineffektyf oant se dúdlike gegevens kinne krije fan 'e supergeliedende steat. Om de supergeliedende steat fierder te ûndersykjen, mjitten de ûndersikers de fjouwer-terminale spanning-stroom (VI) skaaimerken fan it apparaat by ferskate dragerdichtheden.
De krigen wjerstân lit sjen dat superstroom waarnommen wurdt oer in grutter tichtheidsberik en lit de ûnderdrukking fan superstroom sjen as in parallel magnetysk fjild tapast wurdt. Om ynsjoch te krijen yn it gedrach dat yn 'e stúdzje waarnommen wurdt, hawwe de ûndersikers de Moir-bandstruktuer fan it "Magic Angle" twisted bilayer grafeenapparaat berekkene mei it Bistritzer-MacDonald-model en ferbettere parameters. Yn ferliking mei de foarige berekkening fan 'e "Magic Angle"-hoeke, is de berekkene lege-enerzjy Moire-band net isolearre fan 'e hege-enerzjyband. Hoewol de twistedhoeke fan it apparaat lytser is as de "magyske hoeke"-hoeke dy't earne oars berekkene is, hat it apparaat in ferskynsel dat sterk besibbe is oan eardere stúdzjes (Mort-isolaasje en supergelieding), dat natuerkundigen ûnferwachts en mooglik fûnen.
Nei fierdere evaluaasje fan it gedrach by grutte tichtheden (it oantal steaten beskikber op elke enerzjy), wurde de skaaimerken dy't troch de wittenskippers waarnommen binne taskreaun oan 'e nij opkommende assosjearre isolaasjesteaten. Yn 'e takomst sil in detaillearre stúdzje fan tichtens fan steaten (DOS) útfierd wurde om de ûneven steat fan isolaasje te begripen en te bepalen oft se klassifisearre wurde kinne as kwantumspinfloeistoffen. Op dizze manier observearren wittenskippers supergelieding tichtby de Mox-like isolearjende steat yn in twisted bilayer grafeenapparaat mei in lytse twisthoek (0.93°). Dizze stúdzje lit sjen dat sels by sokke lytse hoeken en hege tichtheden it effekt fan elektronkorrelaasje op 'e eigenskippen fan moiré itselde is. Yn 'e takomst sille de spindalen fan 'e isolearjende faze bestudearre wurde, en in nije supergeliedende faze sil bestudearre wurde by in legere temperatuer. Eksperiminteel ûndersyk sil wurde kombineare mei teoretyske ynspanningen om de oarsprong fan dit gedrach te begripen.
Pleatsingstiid: 8 oktober 2019