D'Verhale vu Mohr-Sträifen a flaache Gürtel an der Wëssenschaft vun der Wëssenschaft an der Quantephysik, genannt "Magic Angle" verdréiten Doppelschicht-Graphen (TBLG), huet grousst Interessi vu Wëssenschaftler geweckt, obwuel vill Eegeschafte fir hefteg Debatten stinn. An enger neier Studie, déi an der Zäitschrëft Science Progress publizéiert gouf, hunn den Emilio Colledo a Wëssenschaftler aus dem Department of Physics and Materials Science an den USA a Japan Supraleitung an Analogie am verdréiten Doppelschicht-Graphen observéiert. Den Mott-Isolatorzoustand huet e Verdréiungswénkel vu ronn 0,93 Grad. Dëse Wénkel ass 15% méi kleng wéi de "magesche Wénkel"-Wénkel (1,1°), deen an der viregter Studie berechent gouf. Dës Studie weist, datt de "magesche Wénkel"-Beräich vum verdréiten Doppelschicht-Graphen méi grouss ass wéi virdru erwaart.
Dës Studie liwwert eng Räichtum un neien Informatiounen fir déi staark Quantephenomener am verdréeten Duebelschicht-Graphen fir Uwendungen an der Quantephysik ze entschlësselen. Physiker definéieren "Twistronics" als de relative Dréiwénkel tëscht benachbarte Van-der-Waals-Schichten, fir Moiré- a flaach Bänner am Graphen ze produzéieren. Dëst Konzept ass zu enger neier an eenzegaarteger Method ginn, fir d'Eegeschafte vun Apparater op Basis vun zweedimensionale Materialien däitlech z'änneren an unzepassen, fir de Stroumfluss z'erreechen. Den bemierkenswäerte Effekt vun "Twistronics" gouf an der Pionéieraarbecht vun de Fuerscher exemplifizéiert, déi demonstréiert hunn, datt wann zwou eenzelschichteg Graphen-Schichten mat engem "magesche Wénkel"-Dréiwénkel vun θ=1,1±0,1° gestapelt sinn, e ganz flaache Band erschéngt.
An dëser Studie war am verdréite Bilaag-Graphen (TBLG) déi isoléierend Phas vum éischte Mikrostrip (strukturellt Merkmal) vum Supergitter um "magesche Wénkel" hallef gefëllt. D'Fuerschungsteam huet festgestallt, datt et sech ëm en Mott-Isolator (en Isolator mat supraleitenden Eegeschaften) handelt, deen Supraleitfäegkeet bei liicht méi héijen an méi niddregen Dotierungsniveauen weist. De Phasendiagramm weist den Héichtemperatur-Supraleeder tëscht der supraleitender Iwwergangstemperatur (Tc) an der Fermi-Temperatur (Tf). Dës Fuerschung huet zu groussem Interessi an theoretescher Debatt iwwer d'Graphenbandstruktur, d'Topologie an zousätzlech "Magic Angle"-Hallefleedersystemer gefouert. Am Verglach mam ursprénglechen theoretesche Bericht ass experimentell Fuerschung rar an huet just ugefaangen. An dëser Studie huet d'Team Transmissiounsmiessunge um "magesche Wénkel"-verdréite Bilaag-Graphen duerchgefouert, déi déi relevant isoléierend an supraleitend Zoustänn weisen.
En onerwaart verzerrte Wénkel vun 0,93 ± 0,01, deen 15% méi kleng ass wéi de etabléierte "Magic Angle", ass och dee klengsten, deen bis elo gemellt gouf, a weist supraleitend Eegeschafte op. Dës Resultater weisen drop hin, datt den neie Korrelatiounszoustand am "Magic Angle" verdréite Bilayer-Graphen optriede kann, méi niddereg wéi de primäre "Magic Angle", hannert dem éischte Mikrostreifen Graphen. Fir dës "Magic Horn" verdréite Bilayer-Graphen-Bauelementer ze bauen, huet d'Team e "Tear and Stack"-Usaz benotzt. D'Struktur tëscht den hexagonale Bornitrid (BN)-Schichten ass agekapselt; an eng Hall-Staanggeometrie gemustert mat verschiddene Drot, déi u Cr/Au (Chrom/Gold)-Kantkontakter gekoppelt sinn. De ganze "Magic Angle" verdréite Bilayer-Graphen-Bauelement gouf uewen op der Graphenschicht fabrizéiert, déi als Backgate benotzt gouf.
Wëssenschaftler benotze Standard-Gläichstroum- (DC) an Wiesselstroum- (AC) Sperrtechniken fir Apparater a gepompelten HE4- an HE3-Kryostaten ze moossen. D'Team huet d'Bezéiung tëscht dem Längswidderstand (Rxx) vum Apparat an dem erweiderten Gate-Spannungsberäich (VG) opgeholl an d'Magnéitfeld B bei enger Temperatur vun 1,7K berechent. Eng kleng Elektronen-Lach-Asymmetrie gouf als inherent Eegeschaft vum "Magic Angle" verdréiten Doppelschicht-Graphen-Apparat observéiert. Wéi a fréiere Berichter observéiert, huet d'Team dës Resultater opgeholl an d'Berichter detailléiert beschriwwen, déi bis elo supraleitend waren. De charakteristesche "Magic Angle" verdréit de minimale Torsiounswénkel vum Doppelschicht-Graphen-Apparat. Mat enger méi geneeër Untersuchung vum Landau-Fächerdiagramm hunn d'Fuerscher e puer bemierkenswäert Charakteristike festgestallt.
Zum Beispill sinn de Peak bei der Halleffëllung an déi zweefach Degeneratioun vum Landau-Niveau konsistent mat de virdru observéierte Moment-ähnlechen Isolatiounszoustänn. D'Team huet e Broch an der Symmetrie vum ongeféiere Spin-Dall SU(4) an d'Bildung vun enger neier Quasi-Partikel-Fermi-Uewerfläch gewisen. D'Detailer erfuerderen awer eng méi detailléiert Inspektioun. D'Erscheinung vu Supraleitung gouf och observéiert, wat den Rxx (Längswidderstand) erhéicht huet, ähnlech wéi a fréiere Studien. D'Team huet dann déi kritesch Temperatur (Tc) vun der supraleitender Phas ënnersicht. Well keng Donnéeën fir déi optimal Dotierung vu Supraleiter an dëser Prouf kritt goufen, hunn d'Wëssenschaftler eng kritesch Temperatur vu bis zu 0,5K ugeholl. Dës Apparater ginn awer ineffektiv, bis se fäeg sinn, kloer Donnéeën aus dem supraleitenden Zoustand ze kréien. Fir de supraleitenden Zoustand weider z'ënnersichen, hunn d'Fuerscher d'Véier-Terminal Spannungs-Stroum (VI) Charakteristike vum Apparat bei verschiddenen Trägerdichten gemooss.
De krittene Widderstand weist, datt Superstroum iwwer e gréissere Dichtberäich observéiert gëtt an d'Ënnerdréckung vum Superstroum weist, wann e parallelt Magnéitfeld ugewannt gëtt. Fir Abléck an d'Verhalen ze kréien, dat an der Studie observéiert gouf, hunn d'Fuerscher d'Moir-Bandstruktur vum "Magic Angle" verdréiten Doppelschicht-Graphen-Apparat mat Hëllef vum Bistritzer-MacDonald-Modell a verbesserte Parameteren berechent. Am Verglach mat der viregter Berechnung vum "Magic Angle"-Wénkel ass de berechent niddregenergetische Moire-Band net vum Héichenergieband isoléiert. Och wann de Verdréiungswénkel vum Apparat méi kleng ass wéi de "magesche Wénkel", deen soss anzwousch berechent gouf, huet den Apparat e Phänomen, dat staark mat fréiere Studien (Mort-Isolatioun a Supraleitung) zesummenhänkt, wat d'Physiker als onerwaart a machbar festgestallt hunn.
Nodeem d'Verhale bei groussen Dichten (d'Zuel vun den Zoustänn, déi op all Energie verfügbar sinn) weider evaluéiert goufen, ginn d'Charakteristiken, déi vun de Wëssenschaftler observéiert goufen, den nei opkomende assoziéierten Isolatiounszoustänn zougeschriwwen. An Zukunft gëtt eng méi detailléiert Studie vun der Dicht vun den Zoustänn (DOS) duerchgefouert, fir den ongewéinlechen Zoustand vun der Isolatioun ze verstoen an ze bestëmmen, ob se als Quante-Spin-Flëssegkeete klasséiert kënne ginn. Op dës Manéier hunn d'Wëssenschaftler Supraleitung no beim Mox-ähnlechen Isolatiounszoustand an engem verdréinten Duebelschicht-Graphen-Apparat mat engem klenge Verdréiungswénkel (0,93°) observéiert. Dës Studie weist, datt och bei sou klenge Wénkelen an héijen Dichten den Effekt vun der Elektronekorrelatioun op d'Eegeschafte vum Moiré dee selwechten ass. An Zukunft ginn d'Spin-Däll vun der Isolatiounsphas ënnersicht, an eng nei supraleitend Phas gëtt bei enger méi niddreger Temperatur ënnersicht. Experimentell Fuerschung gëtt mat theoreteschen Efforte kombinéiert, fir den Urspronk vun dësem Verhalen ze verstoen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 08. Oktober 2019