«Сиқырлы бұрыш» бұралған қос қабатты графен (TBLG) деп аталатын ғылым және кванттық физика ғылымындағы Мор жолақтары мен жалпақ белдеулерінің мінез-құлқы ғалымдардың үлкен қызығушылығын тудырды, дегенмен көптеген қасиеттер қызу пікірталастарға тап болды. Science Progress журналында жарияланған жаңа зерттеуде Эмилио Колледо және Америка Құрама Штаттары мен Жапонияның физика және материалтану департаментінің ғалымдары бұралған екі қабатты графендегі асқын өткізгіштік пен аналогияны байқады. Мотт оқшаулағыш күйінде шамамен 0,93 градус бұралу бұрышы бар. Бұл бұрыш алдыңғы зерттеуде есептелген «сиқырлы бұрыш» бұрышынан (1,1°) 15%-ға кіші. Бұл зерттеу бұралған қос қабатты графеннің «сиқырлы бұрышы» диапазоны бұрын күтілгеннен үлкен екенін көрсетеді.
Бұл зерттеу кванттық физикадағы қосымшалар үшін бұралған екіқабатты графендегі күшті кванттық құбылыстарды шешуге арналған көптеген жаңа ақпаратты ұсынады. Физиктер «Твистрониканы» графендегі муар және жалпақ жолақтар алу үшін көршілес ван-дер-Ваальс қабаттары арасындағы салыстырмалы бұралу бұрышы ретінде анықтайды. Бұл тұжырымдама ағымдағы ағынға жету үшін екі өлшемді материалдарға негізделген құрылғы қасиеттерін айтарлықтай өзгерту және теңшеудің жаңа және бірегей әдісі болды. «Twistronics» таңғажайып әсері зерттеушілердің пионер жұмысында мысалға келтірілді, бұл екі бір қабатты графен қабаттары «сиқырлы бұрыш» θ=1,1±0,1° бұралу бұрышында орналасқанда өте тегіс жолақ пайда болатынын көрсетті. .
Бұл зерттеуде бұралған қос қабатты графенде (TBLG) «сиқырлы бұрышта» супертордың бірінші микрожолағын (құрылымдық ерекшелігі) оқшаулау фазасы жартылай толтырылған. Зерттеу тобы бұл Мотт изоляторы (асқын өткізгіштік қасиеттері бар изолятор) екенін анықтады, ол сәл жоғары және төмен допинг деңгейлерінде асқын өткізгіштік көрсетеді. Фазалық диаграмма асқын өткізгіштік өту температурасы (Tc) мен Ферми температурасы (Tf) арасындағы жоғары температуралық асқын өткізгішті көрсетеді. Бұл зерттеу графен диапазонының құрылымы, топологиясы және қосымша «Сиқырлы бұрыш» жартылай өткізгіш жүйелері бойынша үлкен қызығушылық пен теориялық пікірталасқа әкелді. Бастапқы теориялық есеппен салыстырғанда эксперименттік зерттеулер сирек кездеседі және енді ғана басталды. Бұл зерттеуде топ тиісті оқшаулағыш және асқын өткізгіш күйлерді көрсететін «сиқырлы бұрыш» бұралған екі қабатты графен бойынша тасымалдау өлшемдерін жүргізді.
Күтпеген жерден бұрмаланған 0,93 ± 0,01 бұрыш, бұл белгіленген «Сиқырлы бұрыштан» 15%-ға аз, сонымен қатар бүгінгі күні хабарланған ең кіші және асқын өткізгіштік қасиеттерді көрсетеді. Бұл нәтижелер корреляцияның жаңа күйі «Сиқырлы бұрыш» бұралған қос қабатты графенде пайда болуы мүмкін екенін көрсетеді, ол бастапқы «сиқырлы бұрыштан» төмен, графеннің бірінші микрожолағынан тыс. Осы «сиқырлы мүйіз» бұралған екі қабатты графен құрылғыларын жасау үшін команда «жырту және жинақтау» әдісін қолданды. Алтыбұрышты бор нитриді (BN) қабаттары арасындағы құрылым инкапсулирленген; Cr/Au (хром/алтын) жиек контактілеріне қосылған бірнеше сымдары бар Холл таяқшасының геометриясына салынған. Бүкіл «Сиқырлы бұрыш» бұралған қос қабатты графен құрылғысы артқы қақпа ретінде пайдаланылатын графен қабатының үстіне жасалған.
Ғалымдар сорылатын HE4 және HE3 криостаттарындағы құрылғыларды өлшеу үшін стандартты тұрақты ток (тұрақты ток) және айнымалы ток (AC) құлыптау әдістерін пайдаланады. Команда құрылғының бойлық кедергісі (Rxx) мен ұзартылған қақпа кернеуі (VG) диапазоны арасындағы байланысты жазып, 1,7К температурада B магнит өрісін есептеді. Кішкентай электронды саңылаулардың асимметриясы «Сиқырлы бұрыш» бұралған қос қабатты графен құрылғысына тән қасиет екені байқалды. Алдыңғы есептерде байқалғандай, команда осы нәтижелерді жазып, осы уақытқа дейін өте жоғары өткізілген есептерді егжей-тегжейлі баяндады. «Сиқырлы бұрыш» сипаттамасы екі қабатты графен құрылғысының ең аз бұралу бұрышын бұрады. Ландаудың фан-диаграммасын мұқият зерттей отырып, зерттеушілер кейбір маңызды ерекшеліктерге ие болды.
Мысалы, жартылай толтырудағы шыңы және Ландау деңгейінің екі есе нашарлауы бұрын байқалған Момент тәрізді оқшаулау күйлеріне сәйкес келеді. Команда SU(4) жуық спиндік алқабының симметриясының үзілуін және жаңа квазибөлшектердің Ферми бетінің пайда болуын көрсетті. Дегенмен, егжей-тегжейлі тексеруді қажет етеді. Алдыңғы зерттеулерге ұқсас Rxx (бойлық қарсылық) ұлғайған асқын өткізгіштіктің пайда болуы да байқалды. Содан кейін топ асқын өткізгіш фазаның критикалық температурасын (Tc) зерттеді. Осы үлгідегі суперөткізгіштердің оңтайлы легірленуі үшін ешқандай деректер алынбағандықтан, ғалымдар 0,5К дейін сыни температураны қабылдады. Дегенмен, бұл құрылғылар асқын өткізгіш күйден нақты деректерді алуға мүмкіндік бермейінше тиімсіз болады. Асқын өткізгіштік күйді әрі қарай зерттеу үшін зерттеушілер әртүрлі тасымалдаушы тығыздықтарында құрылғының төрт терминалды кернеу-ток (VI) сипаттамаларын өлшеді.
Алынған қарсылық супертоқтың үлкенірек тығыздық диапазонында байқалатынын және параллель магнит өрісі қолданылған кезде супер токтың басылуын көрсетеді. Зерттеу барысында байқалған мінез-құлық туралы түсінік алу үшін зерттеушілер Bistritzer-MacDonald үлгісін және жақсартылған параметрлерді пайдалана отырып, «Сиқырлы бұрыш» бұралған қос қабатты графен құрылғысының Moir жолағының құрылымын есептеді. «Сиқырлы бұрыш» бұрышының алдыңғы есебімен салыстырғанда, есептелген төмен энергиялық Муар жолағы жоғары энергия диапазонынан оқшауланбаған. Құрылғының бұрылу бұрышы басқа жерде есептелген «сиқырлы бұрыш» бұрышынан кішірек болса да, құрылғыда физиктер күтпеген және мүмкін деп тапқан алдыңғы зерттеулермен (Морт оқшаулау және асқын өткізгіштік) қатты байланысты құбылыс бар.
Үлкен тығыздықтағы мінез-құлықты одан әрі бағалаудан кейін (әр энергияда қол жетімді күйлердің саны) ғалымдар байқаған сипаттамалар жаңадан пайда болған байланысты оқшаулау күйлеріне жатқызылады. Болашақта оқшаулаудың тақ күйін түсіну және оларды кванттық спиндік сұйықтықтарға жатқызуға болатындығын анықтау үшін күйлердің тығыздығын (DOS) егжей-тегжейлі зерттеу жүргізіледі. Осылайша, ғалымдар бұралу бұрышы (0,93 °) бар бұралған екі қабатты графен құрылғысында Мокс тәрізді оқшаулағыш күйге жақын жерде асқын өткізгіштікті байқады. Бұл зерттеу осындай кішкентай бұрыштар мен жоғары тығыздықтардың өзінде муар қасиеттеріне электронды корреляцияның әсері бірдей болатынын көрсетеді. Болашақта оқшаулағыш фазаның спиндік аңғарлары зерттеліп, төменгі температурада жаңа асқын өткізгіш фаза зерттеледі. Эксперименттік зерттеулер осы мінез-құлықтың шығу тегін түсіну үшін теориялық күш-жігермен біріктіріледі.
Жіберу уақыты: 08 қазан 2019 ж