Գրաֆենի գերհաղորդականությունն ավելի գրավիչ է։ Վերջին հայտնագործությունը. գրաֆենի «կախարդական անկյան» տիրույթն ավելի մեծ է, քան սպասվում էր։

Մորի շերտերի և հարթ գոտիների վարքագիծը գիտության և քվանտային ֆիզիկայի գիտության մեջ, որը կոչվում է «Կախարդական անկյուն» ոլորված երկշերտ գրաֆեն (TBLG), մեծ հետաքրքրություն է առաջացրել գիտնականների շրջանում, չնայած շատ հատկություններ բուռն քննարկման առարկա են դարձել: Science Progress ամսագրում հրապարակված նոր ուսումնասիրության մեջ Էմիլիո Կոլեդոն և ԱՄՆ-ի ու Ճապոնիայի ֆիզիկայի և նյութագիտության ամբիոնի գիտնականները դիտարկել են գերհաղորդականություն և անալոգիա ոլորված երկշերտ գրաֆենում: Մոտի մեկուսիչ վիճակը ունի մոտ 0.93 աստիճան ոլորման անկյուն: Այս անկյունը 15%-ով փոքր է նախորդ ուսումնասիրության մեջ հաշվարկված «կախարդական անկյան» անկյունից (1.1°): Այս ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս, որ ոլորված երկշերտ գրաֆենի «կախարդական անկյան» միջակայքը ավելի մեծ է, քան նախկինում սպասվում էր:

Այս ուսումնասիրությունը մեծ քանակությամբ նոր տեղեկություններ է տրամադրում քվանտային ֆիզիկայում կիրառվող ոլորված երկշերտ գրաֆենի ուժեղ քվանտային երևույթները վերծանելու համար: Ֆիզիկոսները «Twistronics»-ը սահմանում են որպես հարակից վան դեր Վալսի շերտերի միջև հարաբերական ոլորման անկյուն՝ գրաֆենում մուարե և հարթ գոտիներ ստանալու համար: Այս հայեցակարգը դարձել է նոր և եզակի մեթոդ՝ երկչափ նյութերի վրա հիմնված սարքերի հատկությունները զգալիորեն փոխելու և հարմարեցնելու համար՝ հոսանքի հոսք ապահովելու համար: «Twistronics»-ի ուշագրավ ազդեցությունը օրինակ է բերվել հետազոտողների առաջատար աշխատանքում՝ ցույց տալով, որ երբ երկու միաշերտ գրաֆենի շերտերը դասավորվում են «կախարդական անկյան»՝ θ=1.1±0.1° ոլորման անկյան տակ, առաջանում է շատ հարթ գոտի:

Այս ուսումնասիրության մեջ, ոլորված երկշերտ գրաֆենում (TBLG), «կախարդական անկյան» մոտ գտնվող գերցանցի առաջին միկրոշերտի (կառուցվածքային առանձնահատկություն) մեկուսիչ փուլը կիսով չափ լցված էր։ Հետազոտական ​​խումբը որոշեց, որ սա Մոտի մեկուսիչ է (գերհաղորդիչ հատկություններով մեկուսիչ), որը ցուցաբերում է գերհաղորդականություն մի փոքր ավելի բարձր և ցածր դոպինգի մակարդակներում։ Փուլային դիագրամը ցույց է տալիս բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչը գերհաղորդիչ անցման ջերմաստիճանի (Tc) և Ֆերմիի ջերմաստիճանի (Tf) միջև։ Այս հետազոտությունը մեծ հետաքրքրություն և տեսական բանավեճ առաջացրեց գրաֆենի գոտիների կառուցվածքի, տոպոլոգիայի և լրացուցիչ «Կախարդական անկյուն» կիսահաղորդչային համակարգերի վերաբերյալ։ Համեմատած սկզբնական տեսական զեկույցի հետ, փորձարարական հետազոտությունները հազվադեպ են և նոր են սկսվել։ Այս ուսումնասիրության մեջ թիմը անցկացրել է փոխանցման չափումներ «կախարդական անկյան» ոլորված երկշերտ գրաֆենի վրա՝ ցույց տալով համապատասխան մեկուսիչ և գերհաղորդիչ վիճակները։

Անսպասելիորեն 0.93 ± 0.01 աղավաղված անկյունը, որը 15%-ով փոքր է հաստատված «Կախարդական անկյունից», նաև մինչ օրս գրանցված ամենափոքրն է և ցուցաբերում է գերհաղորդիչ հատկություններ: Այս արդյունքները ցույց են տալիս, որ նոր կոռելյացիոն վիճակը կարող է հայտնվել «Կախարդական անկյուն» ոլորված երկշերտ գրաֆենում՝ գրաֆենի առաջին միկրոշերտից ցածր, առաջնային «կախարդական անկյունից» այն կողմ: Այս «կախարդական եղջյուր» ոլորված երկշերտ գրաֆենային սարքերը կառուցելու համար թիմը օգտագործել է «պատռել և դարսել» մոտեցումը: Վեցանկյուն բորի նիտրիդի (BN) շերտերի միջև կառուցվածքը պարկուճացված է. այն ձևավորված է Հոլի ձողի երկրաչափության մեջ՝ Cr/Au (քրոմ/ոսկի) եզրային կոնտակտներին միացված բազմաթիվ լարերով: «Կախարդական անկյուն» ոլորված երկշերտ գրաֆենային սարքն ամբողջությամբ պատրաստվել է որպես հետևի դարպաս օգտագործվող գրաֆենի շերտի վերևում:

Գիտնականները օգտագործում են ստանդարտ հաստատուն հոսանքի (DC) և փոփոխական հոսանքի (AC) ամրացման տեխնիկաներ՝ պոմպային HE4 և HE3 կրիոստատներում սարքերը չափելու համար: Խումբը գրանցել է սարքի երկայնական դիմադրության (Rxx) և ընդլայնված դարպասի լարման (VG) միջակայքի միջև եղած կապը և հաշվարկել է մագնիսական դաշտի B-ն 1.7K ջերմաստիճանում: Փոքր էլեկտրոնային անցքի ասիմետրիան նկատվել է որպես «Կախարդական անկյուն» ոլորված երկշերտ գրաֆենային սարքի բնորոշ հատկություն: Ինչպես նշվել է նախորդ զեկույցներում, խումբը գրանցել է այս արդյունքները և մանրամասնել այն զեկույցները, որոնք մինչ այժմ գերհաղորդիչ են եղել: Բնութագրական «Կախարդական անկյունը» ոլորում է երկշերտ գրաֆենային սարքի նվազագույն պտտման անկյունը: Լանդաուի օդափոխիչի դիագրամի ավելի մանրամասն ուսումնասիրությամբ հետազոտողները ձեռք են բերել որոշ ուշագրավ առանձնահատկություններ:

Օրինակ՝ կիսալցման կետում գագաթնակետը և Լանդաուի մակարդակի կրկնակի այլասերվածությունը համապատասխանում են նախկինում դիտարկված Մոմենտանման մեկուսացման վիճակներին: Խումբը ցույց տվեց մոտավոր սպինային հովտի SU(4) համաչափության խախտում և նոր կիսամասնիկային Ֆերմիի մակերևույթի ձևավորում: Այնուամենայնիվ, մանրամասները պահանջում են ավելի մանրամասն ուսումնասիրություն: Նկատվել է նաև գերհաղորդականության ի հայտ գալը, որը մեծացրել է Rxx-ը (երկայնական դիմադրություն), ինչպես նախորդ ուսումնասիրություններում: Այնուհետև խումբը ուսումնասիրել է գերհաղորդիչ փուլի կրիտիկական ջերմաստիճանը (Tc): Քանի որ այս նմուշում գերհաղորդիչների օպտիմալ խառնուրդի վերաբերյալ տվյալներ չեն ստացվել, գիտնականները ենթադրել են մինչև 0.5K կրիտիկական ջերմաստիճան: Այնուամենայնիվ, այս սարքերը դառնում են անարդյունավետ, մինչև նրանք չկարողանան ստանալ հստակ տվյալներ գերհաղորդիչ վիճակից: Գերհաղորդիչ վիճակը հետագա ուսումնասիրելու համար հետազոտողները չափել են սարքի չորս ծայրային լարման-հոսանքի (VI) բնութագրերը տարբեր կրիչների խտությունների դեպքում:

Ստացված դիմադրությունը ցույց է տալիս, որ գերհոսանքը դիտվում է ավելի մեծ խտության միջակայքում և ցույց է տալիս գերհոսանքի ճնշումը, երբ կիրառվում է զուգահեռ մագնիսական դաշտ: Ուսումնասիրության ընթացքում դիտարկված վարքագծի մասին պատկերացում կազմելու համար հետազոտողները հաշվարկել են «Կախարդական անկյուն» ոլորված երկշերտ գրաֆենային սարքի Մուարի գոտու կառուցվածքը՝ օգտագործելով Բիստրիցեր-Մաքդոնալդ մոդելը և բարելավված պարամետրերը: «Կախարդական անկյան» անկյան նախորդ հաշվարկի համեմատ, հաշվարկված ցածր էներգիայի Մուարի գոտին չի մեկուսացված բարձր էներգիայի գոտուց: Չնայած սարքի ոլորման անկյունը փոքր է այլուր հաշվարկված «կախարդական անկյան» անկյունից, սարքն ունի մի երևույթ, որը սերտորեն կապված է նախորդ ուսումնասիրությունների հետ (Մորտի մեկուսացում և գերհաղորդականություն), որը ֆիզիկոսները համարել են անսպասելի և իրագործելի:

Մեծ խտությունների դեպքում վարքագծի հետագա գնահատումից հետո (յուրաքանչյուր էներգիայի համար հասանելի վիճակների քանակը), գիտնականների կողմից դիտարկված բնութագրերը վերագրվում են նոր ի հայտ եկող ասոցացված մեկուսացման վիճակներին: Ապագայում կիրականացվի վիճակների խտության (DOS) ավելի մանրամասն ուսումնասիրություն՝ մեկուսացման տարօրինակ վիճակը հասկանալու և որոշելու համար, թե արդյոք դրանք կարող են դասակարգվել որպես քվանտային սպինային հեղուկներ: Այս կերպ, գիտնականները դիտարկել են գերհաղորդականություն Մոքսանման մեկուսացման վիճակի մոտ՝ փոքր պտույտի անկյունով (0.93°) ոլորված երկշերտ գրաֆենային սարքում: Այս ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս, որ նույնիսկ նման փոքր անկյունների և բարձր խտությունների դեպքում էլեկտրոնային կորելյացիայի ազդեցությունը մուարեի հատկությունների վրա նույնն է: Ապագայում կուսումնասիրվեն մեկուսացման փուլի սպինային հովիտները, և նոր գերհաղորդիչ փուլ կուսումնասիրվի ավելի ցածր ջերմաստիճանում: Փորձարարական հետազոտությունները կմիավորվեն տեսական ջանքերի հետ՝ այս վարքագծի ծագումը հասկանալու համար: