O comportamento das franxas de Mohr e dos cintos planos na ciencia da ciencia e da física cuántica chamado grafeno bicapa retorcido (TBLG) "Ángulo máxico" atraeu gran interese dos científicos, aínda que moitas propiedades afrontan un acalorado debate. Nun novo estudo publicado na revista Science Progress, Emilio Colledo e os científicos do Departamento de Física e Ciencia de Materiais dos Estados Unidos e Xapón observaron a supercondutividade e analoxía no grafeno bicapa retorcido. O estado illante de Mott ten un ángulo de torsión duns 0,93 graos. Este ángulo é un 15% menor que o ángulo do "ángulo máxico" (1,1°) calculado no estudo anterior. Este estudo mostra que o rango de "ángulo máxico" do grafeno bicapa retorcido é maior do esperado anteriormente.
Este estudo proporciona unha gran cantidade de información nova para descifrar os fenómenos cuánticos fortes no grafeno bicapa retorcido para aplicacións en física cuántica. Os físicos definen a "Twistronics" como o ángulo de torsión relativo entre as capas adxacentes de van der Waals para producir bandas moiré e planas no grafeno. Este concepto converteuse nun método novo e único para cambiar e personalizar significativamente as propiedades do dispositivo baseándose en materiais bidimensionais para lograr o fluxo de corrente. O notable efecto de "Twistronics" exemplificouse no traballo pioneiro dos investigadores, demostrando que cando dúas capas de grafeno dunha soa capa se apilan nun ángulo de torsión de "ángulo máxico" de θ=1,1±0,1°, aparece unha banda moi plana. .
Neste estudo, no grafeno bicapa retorcido (TBLG), a fase illante da primeira microtira (característica estrutural) da superreticular no "ángulo máxico" foi semi-cheada. O equipo de investigación determinou que se trata dun illante Mott (un illante con propiedades supercondutores) que presenta supercondutividade a niveis de dopaxe lixeiramente máis altos e máis baixos. O diagrama de fase mostra o supercondutor de alta temperatura entre a temperatura de transición supercondutora (Tc) e a temperatura de Fermi (Tf). Esta investigación levou a un gran interese e debate teórico sobre a estrutura de bandas de grafeno, a topoloxía e os sistemas adicionais de semicondutores "Ángulo máxico". En comparación co informe teórico orixinal, a investigación experimental é rara e acaba de comezar. Neste estudo, o equipo realizou medicións de transmisión no grafeno bicapa retorcido do "ángulo máxico" que mostra os estados illantes e supercondutores relevantes.
Un ángulo distorsionado inesperadamente de 0,93 ± 0,01, que é un 15% máis pequeno que o "Ángulo máxico" establecido, tamén é o máis pequeno informado ata a data e presenta propiedades supercondutores. Estes resultados indican que o novo estado de correlación pode aparecer no grafeno bicapa retorcido "Ángulo máxico", máis baixo que o "ángulo máxico" primario, máis aló da primeira microtira de grafeno. Para construír estes dispositivos de grafeno bicapa retorcido de "corno máxico", o equipo utilizou un enfoque de "arrancar e apilar". A estrutura entre as capas hexagonais de nitruro de boro (BN) está encapsulada; modelado nunha xeometría de varilla Hall con varios cables acoplados a contactos de borde de Cr/Au (cromo/ouro). Todo o dispositivo de grafeno bicapa retorcido "Magic Angle" fabricouse encima da capa de grafeno utilizada como porta traseira.
Os científicos usan técnicas de bloqueo estándar de corrente continua (DC) e corrente alterna (AC) para medir dispositivos en criostatos HE4 e HE3 bombeados. O equipo rexistrou a relación entre a resistencia lonxitudinal (Rxx) do dispositivo e o rango de tensión de porta estendida (VG) e calculou o campo magnético B a unha temperatura de 1,7 K. Observouse que a pequena asimetría de buratos electrónicos era unha propiedade inherente do dispositivo de grafeno bicapa retorcido "Ángulo máxico". Como se observou en informes anteriores, o equipo rexistrou estes resultados e detallou os informes que foron supercondutores ata o momento. O característico "Ángulo Máxico" torce o ángulo de torsión mínimo do dispositivo de grafeno bicapa. Cun exame máis detallado do gráfico de fans de Landau, os investigadores obtiveron algunhas características notables.
Por exemplo, o pico á metade de recheo e a dexeneración dobre do nivel de Landau son consistentes cos estados de illamento de tipo Moment observados anteriormente. O equipo mostrou unha ruptura na simetría do val de espín aproximado SU(4) e a formación dunha nova superficie de Fermi cuasi partícula. Non obstante, os detalles requiren unha inspección máis detallada. Tamén se observou a aparición de supercondutividade, que aumentou Rxx (resistencia lonxitudinal), de forma similar aos estudos anteriores. A continuación, o equipo examinou a temperatura crítica (Tc) da fase supercondutora. Dado que non se obtiveron datos para o dopaxe óptimo dos supercondutores nesta mostra, os científicos asumiron unha temperatura crítica de ata 0,5 K. Non obstante, estes dispositivos vólvense ineficaces ata que son capaces de obter datos claros do estado superconductor. Para investigar aínda máis o estado superconductor, os investigadores mediron as características de voltaxe-corrente (VI) de catro terminais do dispositivo en diferentes densidades de portadores.
A resistencia obtida mostra que se observa a supercorrente nun rango de densidade maior e mostra a supresión da supercorrente cando se aplica un campo magnético paralelo. Para obter información sobre o comportamento observado no estudo, os investigadores calcularon a estrutura da banda Moir do dispositivo de grafeno de bicapa retorcida "Magic Angle" utilizando o modelo Bistritzer-MacDonald e parámetros mellorados. En comparación co cálculo anterior do ángulo "Ángulo máxico", a banda de Moire de baixa enerxía calculada non está illada da banda de alta enerxía. Aínda que o ángulo de torsión do dispositivo é menor que o ángulo do "ángulo máxico" calculado noutro lugar, o dispositivo ten un fenómeno que está moi relacionado con estudos anteriores (illamento de Mort e supercondutividade), que os físicos consideraron inesperado e factible.
Despois de seguir avaliando o comportamento a grandes densidades (o número de estados dispoñibles en cada enerxía), as características observadas polos científicos atribúense aos estados de illamento asociados recentemente emerxentes. No futuro, realizarase un estudo máis detallado da densidade de estados (DOS) para comprender o estado estraño do illamento e determinar se poden clasificarse como líquidos de espín cuántico. Deste xeito, os científicos observaron a supercondutividade preto do estado illante tipo Mox nun dispositivo de grafeno de bicapa retorcida cun pequeno ángulo de torsión (0,93°). Este estudo mostra que mesmo en ángulos tan pequenos e altas densidades, o efecto da correlación electrónica sobre as propiedades do moiré é o mesmo. No futuro estudaranse os vales de spin da fase illante, e estudarase unha nova fase superconductora a menor temperatura. A investigación experimental combinarase con esforzos teóricos para comprender a orixe deste comportamento.
Hora de publicación: 08-Oct-2019