વિજ્ઞાન અને ક્વોન્ટમ ફિઝિક્સના વિજ્ઞાનમાં મોહર પટ્ટાઓ અને ફ્લેટ બેલ્ટની વર્તણૂક "મેજિક એન્ગલ" ટ્વિસ્ટેડ બાયલેયર ગ્રાફીન (TBLG)એ વૈજ્ઞાનિકોને ખૂબ જ આકર્ષિત કરી છે, જો કે ઘણી મિલકતો ભારે ચર્ચાનો સામનો કરે છે. સાયન્સ પ્રોગ્રેસ જર્નલમાં પ્રકાશિત થયેલા નવા અભ્યાસમાં, એમિલિયો કોલેડો અને યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ અને જાપાનમાં ભૌતિકશાસ્ત્ર અને સામગ્રી વિજ્ઞાન વિભાગના વૈજ્ઞાનિકોએ ટ્વિસ્ટેડ બાયલેયર ગ્રાફીનમાં સુપરકન્ડક્ટિવિટી અને સામ્યતાનું અવલોકન કર્યું. મોટ ઇન્સ્યુલેટર સ્ટેટમાં લગભગ 0.93 ડિગ્રીનો ટ્વિસ્ટ એંગલ હોય છે. આ ખૂણો અગાઉના અભ્યાસમાં ગણવામાં આવેલા "મેજિક એન્ગલ" એંગલ (1.1°) કરતા 15% નાનો છે. આ અભ્યાસ દર્શાવે છે કે ટ્વિસ્ટેડ બાયલેયર ગ્રાફીનની "મેજિક એન્ગલ" શ્રેણી અગાઉની અપેક્ષા કરતા મોટી છે.
આ અભ્યાસ ક્વોન્ટમ ફિઝિક્સમાં એપ્લિકેશન્સ માટે ટ્વિસ્ટેડ બાયલેયર ગ્રાફીનમાં મજબૂત ક્વોન્ટમ ઘટનાને સમજવા માટે નવી માહિતીનો ભંડાર પૂરો પાડે છે. ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ "ટ્વિસ્ટ્રોનિક્સ" ને ગ્રાફીનમાં મોઇરે અને ફ્લેટ બેન્ડ બનાવવા માટે નજીકના વાન ડેર વાલ્સ સ્તરો વચ્ચે સંબંધિત ટ્વિસ્ટ કોણ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરે છે. વર્તમાન પ્રવાહને પ્રાપ્ત કરવા માટે દ્વિ-પરિમાણીય સામગ્રીના આધારે ઉપકરણ ગુણધર્મોને નોંધપાત્ર રીતે બદલવા અને કસ્ટમાઇઝ કરવા માટે આ ખ્યાલ નવી અને અનન્ય પદ્ધતિ બની ગઈ છે. સંશોધકોના અગ્રણી કાર્યમાં "ટ્વિસ્ટ્રોનિક્સ" ની નોંધપાત્ર અસરનું ઉદાહરણ આપવામાં આવ્યું હતું, જે દર્શાવે છે કે જ્યારે બે સિંગલ-લેયર ગ્રાફીન સ્તરો θ=1.1±0.1°ના "મેજિક એન્ગલ" ટ્વિસ્ટ એંગલ પર સ્ટેક કરવામાં આવે છે, ત્યારે ખૂબ જ સપાટ બેન્ડ દેખાય છે. .
આ અભ્યાસમાં, ટ્વિસ્ટેડ બાયલેયર ગ્રાફીન (TBLG) માં, "મેજિક એન્ગલ" પર સુપરલેટીસની પ્રથમ માઇક્રોસ્ટ્રીપ (સ્ટ્રક્ચરલ ફીચર)નો ઇન્સ્યુલેટીંગ તબક્કો અર્ધ ભરાયેલો હતો. સંશોધન ટીમે નક્કી કર્યું કે આ એક મોટ ઇન્સ્યુલેટર (સુપરકન્ડક્ટીંગ પ્રોપર્ટીઝ ધરાવતું ઇન્સ્યુલેટર) છે જે સહેજ ઊંચા અને નીચલા ડોપિંગ સ્તરે સુપરકન્ડક્ટિવિટી દર્શાવે છે. તબક્કો ડાયાગ્રામ સુપરકન્ડક્ટીંગ ટ્રાન્ઝિશન ટેમ્પરેચર (Tc) અને ફર્મી ટેમ્પરેચર (Tf) વચ્ચે ઉચ્ચ તાપમાન સુપરકન્ડક્ટર બતાવે છે. આ સંશોધનને કારણે ગ્રેફીન બેન્ડ સ્ટ્રક્ચર, ટોપોલોજી અને વધારાના "મેજિક એન્ગલ" સેમિકન્ડક્ટર સિસ્ટમ્સ પર ખૂબ જ રસ અને સૈદ્ધાંતિક ચર્ચા થઈ. મૂળ સૈદ્ધાંતિક અહેવાલની તુલનામાં, પ્રાયોગિક સંશોધન દુર્લભ છે અને તે હમણાં જ શરૂ થયું છે. આ અભ્યાસમાં, ટીમે સંબંધિત ઇન્સ્યુલેટીંગ અને સુપરકન્ડક્ટીંગ સ્ટેટ્સ દર્શાવતા "મેજિક એન્ગલ" ટ્વિસ્ટેડ બાયલેયર ગ્રાફીન પર ટ્રાન્સમિશન માપન હાથ ધર્યું.
0.93 ± 0.01 નો અનપેક્ષિત રીતે વિકૃત કોણ, જે સ્થાપિત "મેજિક એન્ગલ" કરતા 15% નાનો છે, તે પણ અત્યાર સુધીનો સૌથી નાનો છે અને સુપરકન્ડક્ટિંગ ગુણધર્મો દર્શાવે છે. આ પરિણામો સૂચવે છે કે નવી સહસંબંધ સ્થિતિ "મેજિક એંગલ" ટ્વિસ્ટેડ બાયલેયર ગ્રાફીનમાં દેખાઈ શકે છે, જે પ્રાથમિક "મેજિક એન્ગલ" કરતા નીચું છે, જે ગ્રાફીનની પ્રથમ માઇક્રોસ્ટ્રીપની બહાર છે. આ "મેજિક હોર્ન" ટ્વિસ્ટેડ બાયલેયર ગ્રાફીન ઉપકરણો બનાવવા માટે, ટીમે "ટીયર એન્ડ સ્ટેક" અભિગમનો ઉપયોગ કર્યો. ષટ્કોણ બોરોન નાઇટ્રાઇડ (BN) સ્તરો વચ્ચેનું માળખું સમાવિષ્ટ છે; Cr/Au (ક્રોમિયમ/ગોલ્ડ) એજ કોન્ટેક્ટ સાથે જોડાયેલા બહુવિધ વાયર સાથે હોલ રોડ ભૂમિતિમાં પેટર્નવાળી. આખું “મેજિક એંગલ” ટ્વિસ્ટેડ બાયલેયર ગ્રાફીન ઉપકરણ પાછળના દરવાજા તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા ગ્રાફીન સ્તરની ટોચ પર બનાવટ કરવામાં આવ્યું હતું.
પમ્પ્ડ HE4 અને HE3 ક્રાયોસ્ટેટ્સમાં ઉપકરણોને માપવા માટે વૈજ્ઞાનિકો પ્રમાણભૂત ડાયરેક્ટ કરંટ (DC) અને વૈકલ્પિક પ્રવાહ (AC) લોકીંગ તકનીકોનો ઉપયોગ કરે છે. ટીમે ઉપકરણના રેખાંશ પ્રતિકાર (Rxx) અને વિસ્તૃત ગેટ વોલ્ટેજ (VG) શ્રેણી વચ્ચેનો સંબંધ રેકોર્ડ કર્યો અને 1.7K ના તાપમાને ચુંબકીય ક્ષેત્ર B ની ગણતરી કરી. નાના ઇલેક્ટ્રોન-હોલ અસમપ્રમાણતા "મેજિક એન્ગલ" ટ્વિસ્ટેડ બાયલેયર ગ્રાફીન ઉપકરણની સહજ ગુણધર્મ હોવાનું જણાયું હતું. અગાઉના અહેવાલોમાં અવલોકન કર્યા મુજબ, ટીમે આ પરિણામોને રેકોર્ડ કર્યા અને અત્યાર સુધી સુપરકન્ડક્ટિંગ થયેલા અહેવાલોની વિગતવાર માહિતી આપી. લાક્ષણિકતા "મેજિક એન્ગલ" બાયલેયર ગ્રાફીન ઉપકરણના ન્યૂનતમ ટોર્સિયન એંગલને ટ્વિસ્ટ કરે છે. લેન્ડૌ ફેન ચાર્ટની નજીકથી તપાસ કરીને, સંશોધકોએ કેટલીક નોંધપાત્ર સુવિધાઓ મેળવી.
ઉદાહરણ તરીકે, અડધા ભરણ પરની ટોચ અને લેન્ડૌ સ્તરની બે ગણી અધોગતિ અગાઉ અવલોકન કરેલ મોમેન્ટ જેવી ઇન્સ્યુલેશન સ્થિતિઓ સાથે સુસંગત છે. ટીમે અંદાજિત સ્પિન વેલી SU(4) ની સમપ્રમાણતામાં વિરામ અને નવી અર્ધ-કણ ફર્મી સપાટીની રચના દર્શાવી. જો કે, વિગતોને વધુ વિગતવાર નિરીક્ષણની જરૂર છે. સુપરકન્ડક્ટિવિટીનો દેખાવ પણ જોવા મળ્યો હતો, જેણે અગાઉના અભ્યાસોની જેમ Rxx (રેખાંશ પ્રતિકાર) વધારો કર્યો હતો. ત્યારબાદ ટીમે સુપરકન્ડક્ટીંગ તબક્કાના નિર્ણાયક તાપમાન (Tc) ની તપાસ કરી. આ નમૂનામાં સુપરકન્ડક્ટર્સના શ્રેષ્ઠ ડોપિંગ માટે કોઈ ડેટા પ્રાપ્ત થયો ન હોવાથી, વૈજ્ઞાનિકોએ 0.5K સુધીનું નિર્ણાયક તાપમાન ધાર્યું. જો કે, આ ઉપકરણો ત્યાં સુધી બિનઅસરકારક બની જાય છે જ્યાં સુધી તેઓ સુપરકન્ડક્ટીંગ સ્ટેટમાંથી સ્પષ્ટ ડેટા મેળવવા સક્ષમ ન બને. સુપરકન્ડક્ટીંગ સ્ટેટની વધુ તપાસ કરવા માટે, સંશોધકોએ ઉપકરણની ચાર-ટર્મિનલ વોલ્ટેજ-કરંટ (VI) લાક્ષણિકતાઓને વિવિધ વાહક ઘનતા પર માપી.
પ્રાપ્ત પ્રતિકાર દર્શાવે છે કે સુપર કરંટ મોટી ઘનતા શ્રેણી પર જોવા મળે છે અને જ્યારે સમાંતર ચુંબકીય ક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે સુપર કરંટનું દમન દર્શાવે છે. અભ્યાસમાં જોવા મળેલી વર્તણૂકની સમજ મેળવવા માટે, સંશોધકોએ Bistritzer-MacDonald મોડલ અને સુધારેલા પરિમાણોનો ઉપયોગ કરીને "મેજિક એન્ગલ" ટ્વિસ્ટેડ બાયલેયર ગ્રાફીન ડિવાઇસના મોઇર બેન્ડ સ્ટ્રક્ચરની ગણતરી કરી. "મેજિક એન્ગલ" એન્ગલની અગાઉની ગણતરીની તુલનામાં, ગણતરી કરેલ ઓછી ઉર્જા મોઇર બેન્ડ ઉચ્ચ ઉર્જા બેન્ડથી અલગ નથી. જો કે ઉપકરણનો ટ્વિસ્ટ એંગલ અન્યત્ર ગણવામાં આવતા “મેજિક એન્ગલ” એંગલ કરતા નાનો છે, ઉપકરણમાં એક એવી ઘટના છે જે અગાઉના અભ્યાસો (મોર્ટ ઇન્સ્યુલેશન અને સુપરકન્ડક્ટિવિટી) સાથે મજબૂત રીતે સંબંધિત છે, જે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓને અણધારી અને શક્ય હોવાનું જણાયું છે.
મોટી ઘનતા (દરેક ઉર્જા પર ઉપલબ્ધ રાજ્યોની સંખ્યા) પરના વર્તનનું વધુ મૂલ્યાંકન કર્યા પછી, વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા અવલોકન કરાયેલી લાક્ષણિકતાઓ નવા ઉભરી રહેલા સંકળાયેલ ઇન્સ્યુલેશન સ્ટેટ્સને આભારી છે. ભવિષ્યમાં, ઇન્સ્યુલેશનની વિચિત્ર સ્થિતિને સમજવા અને તેને ક્વોન્ટમ સ્પિન લિક્વિડ તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય કે કેમ તે નક્કી કરવા માટે રાજ્યોની ઘનતા (DOS) નો વધુ વિગતવાર અભ્યાસ હાથ ધરવામાં આવશે. આ રીતે, વૈજ્ઞાનિકોએ નાના ટ્વિસ્ટ એન્ગલ (0.93°) સાથે ટ્વિસ્ટેડ બાયલેયર ગ્રાફીન ઉપકરણમાં મોક્સ-જેવી ઇન્સ્યુલેટીંગ સ્ટેટની નજીક સુપરકન્ડક્ટિવિટીનું અવલોકન કર્યું. આ અભ્યાસ દર્શાવે છે કે આવા નાના ખૂણા અને ઉચ્ચ ઘનતા પર પણ, મોઇરેના ગુણધર્મો પર ઇલેક્ટ્રોન સહસંબંધની અસર સમાન છે. ભવિષ્યમાં, ઇન્સ્યુલેટીંગ તબક્કાની સ્પિન ખીણોનો અભ્યાસ કરવામાં આવશે, અને ઓછા તાપમાને નવા સુપરકન્ડક્ટીંગ તબક્કાનો અભ્યાસ કરવામાં આવશે. આ વર્તનના મૂળને સમજવા માટે સૈદ્ધાંતિક પ્રયાસો સાથે પ્રાયોગિક સંશોધનને જોડવામાં આવશે.
પોસ્ટ સમય: ઑક્ટો-08-2019