Tha giùlan stiallan Mohr agus criosan còmhnard ann an saidheans saidheans agus fiosaig cuantamach ris an canar graphene dà-thaobhach toinnte “Magic Angle” (TBLG) air ùidh mhòr a tharraing bho luchd-saidheans, ged a tha mòran thogalaichean an aghaidh deasbad teas. Ann an sgrùdadh ùr a chaidh fhoillseachadh anns an iris Science Progress, chunnaic Emilio Colledo agus luchd-saidheans ann an Roinn Fiosaigs agus Saidheans Stuthan anns na Stàitean Aonaichte agus Iapan superconductivity agus samhlachas ann an graphene dà-thaobhach toinnte. Tha ceàrn toinneamh de mu 0.93 ceum aig staid insuladair Mott. Tha an ceàrn seo 15% nas lugha na a’ cheàrn “ceàrn draoidheachd” (1.1 °) a chaidh a thomhas san sgrùdadh roimhe. Tha an sgrùdadh seo a’ sealltainn gu bheil an raon “ceàrn draoidheachd” de graphene bilayer toinnte nas motha na bha dùil roimhe.
Tha an sgrùdadh seo a 'toirt seachad beairteas de dh'fhiosrachadh ùr airson a bhith a' mìneachadh na h-uinneanan làidir cuantamach ann an graphene dà-fhillte toinnte airson tagraidhean ann am fiosaig cuantach. Bidh luchd-fiosaig a’ mìneachadh “Twistronics” mar an ceàrn toinnte coimeasach eadar sreathan van der Waals a tha faisg air làimh gus bannan moiré agus còmhnard a thoirt gu buil ann an graphene. Tha am bun-bheachd seo air a thighinn gu bhith na dhòigh ùr agus gun samhail airson feartan inneal atharrachadh gu mòr agus a ghnàthachadh stèidhichte air stuthan dà-mheudach gus sruthadh gnàthach a choileanadh. Chaidh a’ bhuaidh iongantach a bh’ aig “Twistronics” a nochdadh ann an obair thùsail an luchd-rannsachaidh, a’ sealltainn nuair a tha dà shreath de graphene aon-fhillte air an càrnadh aig ceàrn toinneamh “ceàrn draoidheachd” de θ = 1.1±0.1 °, tha còmhlan gu math rèidh a’ nochdadh. .
Anns an sgrùdadh seo, anns an graphene bilayer toinnte (TBLG), chaidh an ìre inslithe den chiad microstrip (feart structarail) den superlattice aig an “ceàrn draoidheachd” a lìonadh gu leth. Cho-dhùin an sgioba rannsachaidh gur e insuladair Mott a tha seo (insuladair le feartan superconducting) a tha a’ taisbeanadh superconductivity aig ìrean dopaidh beagan nas àirde agus nas ìsle. Tha an diagram ìre a’ sealltainn an superconductor aig teòthachd àrd eadar an teòthachd gluasaid superconducting (Tc) agus an teòthachd Fermi (Tf). Dh’ adhbhraich an rannsachadh seo ùidh mhòr agus deasbad teòiridheach air structar còmhlan graphene, topology agus siostaman semiconductor “Magic Angle” a bharrachd. An coimeas ris an aithisg teòiridheach thùsail, tha rannsachadh deuchainneach tearc agus tha e dìreach air tòiseachadh. Anns an sgrùdadh seo, rinn an sgioba tomhasan tar-chuir air an graphene bilayer toinnte “ceàrn draoidheachd” a ’sealltainn na stàitean insulation agus superconducting iomchaidh.
Is e ceàrn de 0.93 ± 0.01 ris nach robh dùil, a tha 15% nas lugha na an “Magic Angle” stèidhichte, cuideachd an tè as lugha a chaidh aithris gu ruige seo agus a tha a’ taisbeanadh feartan sàr-ghiùlain. Tha na co-dhùnaidhean sin a’ nochdadh gum faod an staid co-dhàimh ùr nochdadh anns an graphene bilayer toinnte “Magic Angle”, nas ìsle na a ’phrìomh“ ceàrn draoidheachd ”, nas fhaide na a’ chiad microstrip de graphene. Gus na h-innealan graphene dà-thaobhach toinnte “adharc draoidheachd” seo a thogail, chleachd an sgioba dòigh-obrach “deòir is stac”. Tha an structar eadar na sreathan boron nitride hexagonal (BN) air a chuairteachadh; air am pàtrain a-steach do gheoimeatraidh slat Hall le ioma uèirichean ceangailte ri luchd-ceangail Cr / Au (cromium / òr). Chaidh an inneal graphene dà-thaobhach toinnte “Magic Angle” gu lèir a dhèanamh air mullach an t-sreath graphene a chaidh a chleachdadh mar gheata cùil.
Bidh luchd-saidheans a’ cleachdadh dòighean glasaidh sruth dhìreach àbhaisteach (DC) agus sruthan eile (AC) gus innealan a thomhas ann an cryostat pumpaidh HE4 agus HE3. Chlàr an sgioba an dàimh eadar an aghaidh fad-ùine an inneil (Rxx) agus an raon bholtachd geata leudaichte (VG) agus rinn iad cunntas air an raon magnetach B aig teòthachd 1.7K. Bhathas a’ faicinn neo-chunbhalachd toll-dealain beag mar sheilbh ghnèitheach den inneal graphene dà-thaobhach toinnte “Magic Angle”. Mar a chaidh fhaicinn ann an aithisgean roimhe, chlàr an sgioba na toraidhean sin agus thug iad cunntas mionaideach air na h-aithisgean a tha air a bhith a’ dèanamh sàr-ghiùlan gu ruige seo. Tha an caractar “Magic Angle” a’ toinneamh a’ cheàrn torsion as ìsle den inneal graphene bilayer. Le sgrùdadh nas mionaidiche air clàr luchd-leantainn Landau, fhuair an luchd-rannsachaidh cuid de fheartan sònraichte.
Mar eisimpleir, tha an ìre as àirde aig leth lìonadh agus an ìre de dhà-fhillte de ìre Landau co-chòrdail ris na stàitean insulation coltach ri Moment. Sheall an sgioba briseadh ann an co-chothromachd tuairmseach spin valley SU (4) agus cruthachadh uachdar Fermi leth-ghràin ùr. Ach, feumaidh am mion-fhiosrachadh sgrùdadh nas mionaidiche. Chaidh coltas superconductivity fhaicinn cuideachd, a mheudaich Rxx (an aghaidh fad-ùine), coltach ri sgrùdaidhean roimhe. Rinn an sgioba an uairsin sgrùdadh air an teòthachd èiginneach (Tc) den ìre superconducting. Leis nach deach dàta sam bith fhaighinn airson an dopadh as fheàrr de superconductors san sampall seo, ghabh an luchd-saidheans ris teòthachd èiginneach suas ri 0.5K. Ach, bidh na h-innealan sin neo-èifeachdach gus an urrainn dhaibh dàta soilleir fhaighinn bhon stàit superconducting. Gus tuilleadh sgrùdaidh a dhèanamh air an t-suidheachadh superconducting, thomhais an luchd-rannsachaidh feartan ceithir-crìochnachaidh bholtaids-sruth (VI) an inneil aig diofar dùmhlachd giùlain.
Tha an strì a gheibhear a’ sealltainn gu bheilear a’ cumail sùil air fìor shruth thairis air raon dùmhlachd nas motha agus a’ sealltainn casg air fìor-shruth nuair a thèid raon magnetach co-shìnte a chuir an sàs. Gus sealladh fhaighinn air a’ ghiùlan a chaidh fhaicinn san sgrùdadh, rinn an luchd-rannsachaidh cunntas air structar còmhlan Moir den inneal graphene dà-thaobhach toinnte “Magic Angle” a’ cleachdadh modal Bistritzer-MacDonald agus paramadairean leasaichte. An coimeas ris an àireamhachadh roimhe air a’ cheàrn “Magic Angle”, chan eil an còmhlan Moire lùth ìosal air a thomhas air leth bhon chòmhlan lùth àrd. Ged a tha ceàrn toinneamh an inneil nas lugha na a’ cheàrn “ceàrn draoidheachd” a chaidh a thomhas ann an àiteachan eile, tha iongantas aig an inneal a tha gu làidir co-cheangailte ri sgrùdaidhean roimhe (Mort insulation agus superconductivity), a lorg fiosaigs a bha ris nach robh dùil agus comasach.
Às deidh tuilleadh measadh a dhèanamh air giùlan aig dùmhlachdan mòra (an àireamh de stàitean a tha rim faighinn air gach lùth), tha na feartan a choimhead an luchd-saidheans air an toirt air sgàth na stàitean insulation co-cheangailte a tha air ùr thighinn am bàrr. Anns an àm ri teachd, thèid sgrùdadh nas mionaidiche a dhèanamh air dùmhlachd stàitean (DOS) gus tuigse fhaighinn air staid neònach an insulation agus gus faighinn a-mach an urrainnear an seòrsachadh mar lionntan snìomh cuantamach. San dòigh seo, chunnaic luchd-saidheans superconductivity faisg air an stàit inslithe coltach ri Mox ann an inneal graphene dà-fhillte le ceàrn beag toinneamh (0.93 °). Tha an sgrùdadh seo a’ sealltainn, eadhon aig ceàrnan cho beag agus dùmhlachd àrd, gu bheil buaidh co-dhàimh dealanach air feartan moiré mar an ceudna. Anns an àm ri teachd, thèid sgrùdadh a dhèanamh air glinn snìomh na h-ìre inslithe, agus thèid ìre superconducting ùr a sgrùdadh aig teòthachd nas ìsle. Thèid rannsachadh deuchainneach a chur còmhla ri oidhirpean teòiridheach gus tùs an giùlain seo a thuigsinn.
Ùine puist: Dàmhair-08-2019