ឥរិយាបថនៃឆ្នូត Mohr និងខ្សែក្រវាត់សំប៉ែតនៅក្នុងវិទ្យាសាស្ត្រវិទ្យាសាស្ត្រ និងរូបវិទ្យា Quantum ហៅថា "Magic Angle" twisted bilayer graphene (TBLG) បានទាក់ទាញចំណាប់អារម្មណ៍យ៉ាងខ្លាំងពីអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រ ទោះបីជាលក្ខណៈសម្បត្តិជាច្រើនប្រឈមមុខនឹងការជជែកពិភាក្សាគ្នាយ៉ាងក្តៅគគុកក៏ដោយ។ នៅក្នុងការសិក្សាថ្មីមួយដែលបានចេញផ្សាយនៅក្នុងទស្សនាវដ្តី Science Progress លោក Emilio Colledo និងអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រនៅក្នុងនាយកដ្ឋានរូបវិទ្យា និងវិទ្យាសាស្ត្រសម្ភារៈនៅសហរដ្ឋអាមេរិក និងប្រទេសជប៉ុនបានសង្កេតឃើញភាពធន់ខ្ពស់និងភាពស្រដៀងគ្នានៅក្នុង graphene twisted bilayer ។ ស្ថានភាពអ៊ីសូឡង់ Mott មានមុំបង្វិលប្រហែល 0.93 ដឺក្រេ។ មុំនេះគឺតូចជាង 15% នៃមុំ "វេទមន្ត" (1.1°) ដែលបានគណនានៅក្នុងការសិក្សាមុន។ ការសិក្សានេះបង្ហាញថាជួរ "មុំវេទមន្ត" នៃ graphene twisted bilayer គឺធំជាងការរំពឹងទុកពីមុន។
ការសិក្សានេះផ្តល់នូវព័ត៌មានថ្មីជាច្រើនសម្រាប់ការបកស្រាយបាតុភូត quantum ខ្លាំងនៅក្នុង graphene twisted bilayer សម្រាប់កម្មវិធីក្នុងរូបវិទ្យា quantum ។ អ្នករូបវិទ្យាកំណត់និយមន័យ "Twistronics" ជាមុំបង្វិលដែលទាក់ទងគ្នារវាងស្រទាប់ Van der Waals ដែលនៅជាប់គ្នាដើម្បីបង្កើតជាក្រុម Moiré និង Flat Band នៅក្នុង graphene ។ គំនិតនេះបានក្លាយជាវិធីសាស្រ្តថ្មី និងប្លែកសម្រាប់ការផ្លាស់ប្តូរ និងកំណត់លក្ខណៈសម្បត្តិឧបករណ៍យ៉ាងសំខាន់ដោយផ្អែកលើវត្ថុធាតុពីរវិមាត្រ ដើម្បីសម្រេចបាននូវលំហូរបច្ចុប្បន្ន។ ឥទ្ធិពលដ៏គួរឱ្យកត់សម្គាល់នៃ "Twistronics" ត្រូវបានគេធ្វើជាឧទាហរណ៍នៅក្នុងការងារត្រួសត្រាយរបស់អ្នកស្រាវជ្រាវដែលបង្ហាញថានៅពេលដែលស្រទាប់ក្រាហ្វិនតែមួយស្រទាប់ពីរត្រូវបានដាក់ជង់នៅមុំបង្វិល "មុំវេទមន្ត" នៃ θ = 1.1 ± 0.1 ° ក្រុមតន្រ្តីរាបស្មើនឹងលេចឡើង។ .
នៅក្នុងការសិក្សានេះនៅក្នុង graphene twisted bilayer (TBLG) ដំណាក់កាលអ៊ីសូឡង់នៃ microstrip ដំបូង (លក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធ) នៃ superlattice នៅ "magic angle" ត្រូវបានបំពេញពាក់កណ្តាល។ ក្រុមស្រាវជ្រាវបានកំណត់ថានេះគឺជា Mott insulator (អ៊ីសូឡង់ដែលមានលក្ខណៈ superconducting) ដែលបង្ហាញ superconductivity នៅកម្រិត doping ខ្ពស់ជាង និងទាបជាងបន្តិច។ ដ្យាក្រាមដំណាក់កាលបង្ហាញពីអាំងឌុចទ័រ សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ រវាង សីតុណ្ហភាពផ្លាស់ប្តូរ មេនឌ្រីត (Tc) និង សីតុណ្ហភាព Fermi (Tf) ។ ការស្រាវជ្រាវនេះបាននាំឱ្យមានការចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងខ្លាំង និងការពិភាក្សាទ្រឹស្តីលើរចនាសម្ព័ន្ធក្រុម graphene, topology និងប្រព័ន្ធ semiconductor "Magic Angle" បន្ថែម។ បើប្រៀបធៀបជាមួយរបាយការណ៍ទ្រឹស្តីដើម ការស្រាវជ្រាវពិសោធន៍គឺកម្រណាស់ ហើយទើបតែចាប់ផ្តើម។ នៅក្នុងការសិក្សានេះ ក្រុមការងារបានធ្វើការវាស់វែងការបញ្ជូននៅលើ "មុំវេទមន្ត" ក្រាហ្វីនដែលមានរាងកោងដែលបង្ហាញពីស្ថានភាពអ៊ីសូឡង់ និងចរន្តអគ្គិសនីដែលពាក់ព័ន្ធ។
មុំបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយដែលមិននឹកស្មានដល់នៃ 0.93 ± 0.01 ដែលតូចជាង 15% នៃ "មុំវេទមន្ត" ក៏ជាមុំតូចបំផុតដែលត្រូវបានរាយការណ៍មកទល់នឹងបច្ចុប្បន្ន និងបង្ហាញនូវលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់ superconducting ។ លទ្ធផលទាំងនេះបង្ហាញថាស្ថានភាពជាប់ទាក់ទងគ្នាថ្មីអាចលេចឡើងនៅក្នុង "មុំវេទមន្ត" ក្រាហ្វិនដែលបត់ចុះក្រោម ទាបជាង "មុំវេទមន្ត" បឋម លើសពីមីក្រូស្ទ្រីបដំបូងនៃក្រាហ្វីន។ ដើម្បីបង្កើតឧបករណ៍ graphene bilayer twisted "ស្នែងវេទមន្ត" ទាំងនេះ ក្រុមការងារបានប្រើវិធីសាស្រ្ត "ហែក និងជង់" ។ រចនាសម្ព័ន្ធរវាងស្រទាប់ hexagonal boron nitride (BN) ត្រូវបានរុំព័ទ្ធ; លំនាំចូលទៅក្នុងធរណីមាត្រ Hall rod ជាមួយនឹងខ្សែជាច្រើនភ្ជាប់ជាមួយទំនាក់ទំនងគែម Cr/Au (chromium/gold) ។ ឧបករណ៍ graphene twisted bilayer "Magic Angle" ទាំងមូលត្រូវបានប្រឌិតនៅលើស្រទាប់ graphene ដែលប្រើជាច្រកទ្វារខាងក្រោយ។
អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រប្រើបច្ចេកទេសចាក់សោចរន្តផ្ទាល់ស្តង់ដារ (DC) និងចរន្តឆ្លាស់គ្នា (AC) ដើម្បីវាស់ស្ទង់ឧបករណ៍នៅក្នុង HE4 និង HE3 cryostats ដែលបូម។ ក្រុមការងារបានកត់ត្រាទំនាក់ទំនងរវាងធន់ទ្រាំបណ្តោយរបស់ឧបករណ៍ (Rxx) និងជួរវ៉ុលច្រកបន្ថែម (VG) ហើយគណនាវាលម៉ាញេទិក B នៅសីតុណ្ហភាព 1.7K ។ ភាពមិនស៊ីសង្វាក់នៃរន្ធអេឡិចត្រុងតូចត្រូវបានគេសង្កេតឃើញថាជាកម្មសិទ្ធិរបស់ឧបករណ៍ graphene twisted bilayer "មុំវេទមន្ត" ។ ដូចដែលបានសង្កេតឃើញនៅក្នុងរបាយការណ៍មុនៗ ក្រុមការងារបានកត់ត្រាលទ្ធផលទាំងនេះ និងបានរៀបរាប់លម្អិតអំពីរបាយការណ៍ដែលបាននិងកំពុងដំណើរការខ្លាំងរហូតមកដល់ពេលនេះ។ លក្ខណៈ "មុំវេទមន្ត" បង្វិលមុំបង្វិលអប្បបរមានៃឧបករណ៍ graphene bilayer ។ ជាមួយនឹងការពិនិត្យមើលកាន់តែជិតនៃតារាងអ្នកគាំទ្រ Landau អ្នកស្រាវជ្រាវទទួលបានលក្ខណៈពិសេសគួរឱ្យកត់សម្គាល់មួយចំនួន។
ជាឧទាហរណ៍ កម្រិតកំពូលនៅពាក់កណ្តាលបំពេញ និង degeneracy ពីរដងនៃកម្រិត Landau គឺស្របជាមួយនឹងស្ថានភាពអ៊ីសូឡង់ដូច Moment-like ដែលបានសង្កេតពីមុន។ ក្រុមនេះបានបង្ហាញពីការបំបែកនៅក្នុងស៊ីមេទ្រីនៃជ្រលងភ្នំបង្វិលប្រហាក់ប្រហែល SU(4) និងការបង្កើតផ្ទៃ Fermi ពាក់កណ្តាលភាគល្អិតថ្មី។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ព័ត៌មានលម្អិតទាមទារឱ្យមានការត្រួតពិនិត្យលម្អិតបន្ថែមទៀត។ ការលេចឡើងនៃ superconductivity ក៏ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញផងដែរដែលបង្កើន Rxx (ធន់ទ្រាំបណ្តោយ) ស្រដៀងនឹងការសិក្សាពីមុន។ បន្ទាប់មកក្រុមការងារបានពិនិត្យសីតុណ្ហភាពសំខាន់ (Tc) នៃដំណាក់កាល superconducting ។ ដោយសារតែមិនមានទិន្នន័យណាមួយត្រូវបានគេទទួលបានសម្រាប់ការប្រើសារធាតុ doping ដ៏ល្អប្រសើរនៃ superconductors នៅក្នុងគំរូនេះ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានសន្មត់ថាសីតុណ្ហភាពដ៏សំខាន់រហូតដល់ 0.5K ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ឧបករណ៍ទាំងនេះមិនមានប្រសិទ្ធភាពទេ រហូតដល់ពួកគេអាចទទួលបានទិន្នន័យច្បាស់លាស់ពីស្ថានភាពដំណើរការលើស។ ដើម្បីស៊ើបអង្កេតបន្ថែមលើស្ថានភាពនៃចរន្តបញ្ជូនបន្ត អ្នកស្រាវជ្រាវបានវាស់ស្ទង់លក្ខណៈនៃតង់ស្យុង-ចរន្ត (VI) ចំនួនបួនរបស់ឧបករណ៍នៅដង់ស៊ីតេក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនផ្សេងៗគ្នា។
ភាពធន់ដែលទទួលបានបង្ហាញថាចរន្តទំនើបត្រូវបានអង្កេតលើជួរដង់ស៊ីតេធំជាង និងបង្ហាញពីការទប់ស្កាត់នៃចរន្តទំនើបនៅពេលដែលវាលម៉ាញេទិកប៉ារ៉ាឡែលត្រូវបានអនុវត្ត។ ដើម្បីទទួលបានការយល់ដឹងអំពីអាកប្បកិរិយាដែលបានសង្កេតនៅក្នុងការសិក្សា អ្នកស្រាវជ្រាវបានគណនារចនាសម្ព័ន្ធក្រុម Moir នៃ "Magic Angle" ឧបករណ៍ graphene twisted bilayer ដោយប្រើគំរូ Bistritzer-MacDonald និងប៉ារ៉ាម៉ែត្រដែលបានកែលម្អ។ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងការគណនាពីមុននៃមុំ "Magic Angle" ក្រុមតន្រ្តី Moire ថាមពលទាបដែលបានគណនាគឺមិនដាច់ឆ្ងាយពីក្រុមថាមពលខ្ពស់នោះទេ។ ទោះបីជាមុំបង្វិលរបស់ឧបករណ៍មានទំហំតូចជាងមុំ "មុំវេទមន្ត" ដែលបានគណនានៅកន្លែងផ្សេងក៏ដោយ ឧបករណ៍នេះមានបាតុភូតដែលទាក់ទងយ៉ាងខ្លាំងទៅនឹងការសិក្សាពីមុន (Mort insulation and superconductivity) ដែលអ្នករូបវិទ្យាបានរកឃើញថាមិននឹកស្មានដល់ និងអាចធ្វើទៅបាន។
បន្ទាប់ពីការវាយតម្លៃបន្ថែមទៀតអំពីឥរិយាបទនៅដង់ស៊ីតេធំ (ចំនួនរដ្ឋដែលមាននៅលើថាមពលនីមួយៗ) លក្ខណៈដែលត្រូវបានសង្កេតដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រត្រូវបានសន្មតថាជារដ្ឋអ៊ីសូឡង់ដែលពាក់ព័ន្ធដែលទើបនឹងកើត។ នៅពេលអនាគត ការសិក្សាលម្អិតបន្ថែមទៀតអំពីដង់ស៊ីតេនៃរដ្ឋ (DOS) នឹងត្រូវបានធ្វើឡើងដើម្បីយល់ពីស្ថានភាពសេសនៃអ៊ីសូឡង់ និងដើម្បីកំណត់ថាតើពួកវាអាចត្រូវបានចាត់ថ្នាក់ជាអង្គធាតុរាវ quantum spin ដែរឬទេ។ តាមរបៀបនេះ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានសង្កេតឃើញនូវ superconductivity នៅជិតស្ថានភាពអ៊ីសូឡង់ដែលស្រដៀងនឹង Mox នៅក្នុងឧបករណ៍ graphene twisted bilayer ដែលមានមុំបង្វិលតូច (0.93°)។ ការសិក្សានេះបង្ហាញថា សូម្បីតែនៅមុំតូច និងដង់ស៊ីតេខ្ពស់ក៏ដោយ ឥទ្ធិពលនៃការជាប់ទាក់ទងគ្នានៃអេឡិចត្រុងលើលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់moiréគឺដូចគ្នា។ នៅពេលអនាគត ជ្រលងវិលនៃដំណាក់កាលអ៊ីសូឡង់នឹងត្រូវបានសិក្សា ហើយដំណាក់កាល superconducting ថ្មីនឹងត្រូវបានសិក្សានៅសីតុណ្ហភាពទាប។ ការស្រាវជ្រាវពិសោធន៍នឹងត្រូវបានរួមបញ្ចូលជាមួយនឹងការខិតខំប្រឹងប្រែងទ្រឹស្តីដើម្បីយល់ពីប្រភពដើមនៃឥរិយាបទនេះ។
ពេលវេលាផ្សាយ៖ ០៨-តុលា-២០១៩