ພຶດຕິກໍາຂອງເສັ້ນດ່າງ Mohr ແລະສາຍແອວຮາບພຽງຢູ່ໃນວິທະຍາສາດຂອງວິທະຍາສາດແລະຟີຊິກ quantum ເອີ້ນວ່າ "Magic Angle" twisted bilayer graphene (TBLG) ໄດ້ດຶງດູດຄວາມສົນໃຈຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຈາກນັກວິທະຍາສາດ, ເຖິງແມ່ນວ່າຄຸນສົມບັດຈໍານວນຫຼາຍປະເຊີນກັບການໂຕ້ວາທີທີ່ຮ້ອນ. ໃນການສຶກສາໃຫມ່ທີ່ຕີພິມໃນວາລະສານວິທະຍາສາດ Progress, Emilio Colledo ແລະນັກວິທະຍາສາດໃນພະແນກຟີຊິກແລະວິທະຍາສາດວັດສະດຸໃນສະຫະລັດແລະຍີ່ປຸ່ນໄດ້ສັງເກດເຫັນ superconductivity ແລະການປຽບທຽບໃນ bilayer graphene ບິດ. ສະຖານະ Mott insulator ມີມຸມບິດປະມານ 0.93 ອົງສາ. ມຸມນີ້ແມ່ນ 15% ນ້ອຍກວ່າມຸມ "ມຸມ magic" (1.1°) ທີ່ຄິດໄລ່ໃນການສຶກສາທີ່ຜ່ານມາ. ການສຶກສານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າລະດັບ "ມຸມ magic" ຂອງ graphene bilayer ບິດແມ່ນໃຫຍ່ກວ່າທີ່ຄາດໄວ້ກ່ອນຫນ້ານີ້.
ການສຶກສານີ້ສະຫນອງຂໍ້ມູນໃຫມ່ຈໍານວນຫລາຍສໍາລັບການຖອດລະຫັດປະກົດການ quantum ທີ່ເຂັ້ມແຂງໃນ bilayer graphene ບິດສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກໃນ quantum ຟີຊິກ. ນັກຟີຊິກໃຫ້ນິຍາມ “Twistronics” ເປັນມຸມບິດທີ່ສົມທຽບລະຫວ່າງຊັ້ນ Van der Waals ທີ່ຕິດກັນເພື່ອຜະລິດແຖບ moiré ແລະຮາບພຽງຢູ່ໃນ graphene. ແນວຄວາມຄິດນີ້ໄດ້ກາຍເປັນວິທີການໃຫມ່ແລະເປັນເອກະລັກສໍາລັບການປ່ຽນແປງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍແລະປັບແຕ່ງຄຸນສົມບັດຂອງອຸປະກອນໂດຍອີງໃສ່ວັດສະດຸສອງມິຕິເພື່ອບັນລຸການໄຫຼເຂົ້າໃນປະຈຸບັນ. ຜົນກະທົບທີ່ໂດດເດັ່ນຂອງ "Twistronics" ໄດ້ຖືກຍົກຕົວຢ່າງໃນວຽກງານບຸກເບີກຂອງນັກຄົ້ນຄວ້າ, ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເມື່ອສອງຊັ້ນ graphene ຊັ້ນດຽວຖືກ stacked ໃນມຸມບິດ "magic angle" ຂອງ θ = 1.1 ± 0.1 °, ແຖບຮາບພຽງຈະປາກົດ. .
ໃນການສຶກສານີ້, ໃນ bilayer graphene ບິດ (TBLG), ໄລຍະ insulating ຂອງ microstrip ທໍາອິດ (ຄຸນນະສົມບັດໂຄງສ້າງ) ຂອງ superlattice ໃນ "ມຸມ magic" ແມ່ນເຄິ່ງເຕີມ. ທີມງານຄົ້ນຄ້ວາໄດ້ກໍານົດວ່ານີ້ແມ່ນ Mott insulator (ເປັນ insulator ທີ່ມີຄຸນສົມບັດ superconducting) ທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນ superconductivity ໃນລະດັບທີ່ສູງກວ່າເລັກນ້ອຍແລະຕ່ໍາ doping. ແຜນວາດໄລຍະສະແດງໃຫ້ເຫັນອຸນຫະພູມສູງຊຸບເປີຄອນດັກເຕີລະຫວ່າງອຸນຫະພູມການປ່ຽນແປງຂອງຊຸບເປີຄອນດິ້ງ (Tc) ແລະອຸນຫະພູມ Fermi (Tf). ການຄົ້ນຄວ້ານີ້ເຮັດໃຫ້ມີຄວາມສົນໃຈຢ່າງຫຼວງຫຼາຍແລະການໂຕ້ວາທີທາງທິດສະດີກ່ຽວກັບໂຄງສ້າງແຖບ graphene, topology ແລະລະບົບ semiconductor "Magic Angle" ເພີ່ມເຕີມ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບບົດລາຍງານທິດສະດີຕົ້ນສະບັບ, ການຄົ້ນຄວ້າທົດລອງແມ່ນຫາຍາກແລະພຽງແຕ່ໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນ. ໃນການສຶກສານີ້, ທີມງານໄດ້ດໍາເນີນການວັດແທກການສົ່ງຕໍ່ "ມຸມ magic" ບິດ bilayer graphene ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງສະຖານະ insulating ແລະ superconducting ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ.
ມຸມບິດເບືອນທີ່ບໍ່ຄາດຄິດຂອງ 0.93 ± 0.01, ເຊິ່ງແມ່ນ 15% ຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ "ມຸມ Magic" ທີ່ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ, ຍັງເປັນຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ສຸດທີ່ລາຍງານມາເຖິງປະຈຸບັນແລະສະແດງຄຸນສົມບັດຂອງຕົວນໍາຊຸບເປີ. ຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າສະຖານະຄວາມສໍາພັນໃຫມ່ສາມາດປາກົດຢູ່ໃນ "ມຸມ Magic" ບິດ bilayer graphene, ຕ່ໍາກວ່າ "ມຸມ magic" ຕົ້ນຕໍ, ເກີນ microstrip ທໍາອິດຂອງ graphene. ເພື່ອສ້າງອຸປະກອນ graphene bilayer ບິດ "horn magic" ເຫຼົ່ານີ້, ທີມງານໄດ້ນໍາໃຊ້ວິທີການ "້ໍາຕາແລະ stack". ໂຄງສ້າງລະຫວ່າງຊັ້ນ hexagonal boron nitride (BN) ແມ່ນ encapsulated; ຮູບແບບເປັນເລຂາຄະນິດຂອງ Hall rod ທີ່ມີສາຍຫຼາຍສາຍສົມທົບກັບ Cr/Au (chromium/gold) ຂອບຕິດຕໍ່ພົວພັນ. ອຸປະກອນ graphene bilayer ບິດ "Magic Angle" ທັງຫມົດໄດ້ຖືກຜະລິດຢູ່ເທິງຊັ້ນ graphene ທີ່ໃຊ້ເປັນປະຕູຫລັງ.
ນັກວິທະຍາສາດໃຊ້ເຕັກນິກການລັອກກະແສໄຟຟ້າໂດຍກົງ (DC) ແລະກະແສໄຟຟ້າສະຫຼັບ (AC) ເພື່ອວັດແທກອຸປະກອນໃນ HE4 ແລະ HE3 cryostats pumped. ທີມງານໄດ້ບັນທຶກຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງຄວາມຕ້ານທານຕາມລວງຍາວຂອງອຸປະກອນ (Rxx) ແລະໄລຍະແຮງດັນປະຕູຂະຫຍາຍ (VG) ແລະຄິດໄລ່ພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ B ຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມ 1.7K. ຄວາມບໍ່ສົມດຸນຂອງຮູເອເລັກໂຕຣນິກຂະໜາດນ້ອຍໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນວ່າເປັນຄຸນສົມບັດປະກົດຂຶ້ນຂອງອຸປະກອນ graphene bilayer ບິດ “Magic Angle”. ດັ່ງທີ່ໄດ້ສັງເກດເຫັນໃນບົດລາຍງານທີ່ຜ່ານມາ, ທີມງານໄດ້ບັນທຶກຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ແລະລາຍລະອຽດຂອງບົດລາຍງານທີ່ໄດ້ດໍາເນີນການ superconducting ມາເຖິງຕອນນັ້ນ. ລັກສະນະ "ມຸມ Magic" ບິດມຸມບິດຂັ້ນຕ່ໍາຂອງອຸປະກອນ graphene bilayer. ດ້ວຍການກວດກາຢ່າງໃກ້ຊິດຂອງຕາຕະລາງພັດລົມ Landau, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຮັບບາງລັກສະນະທີ່ໂດດເດັ່ນ.
ສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, ສູງສຸດທີ່ເຄິ່ງຫນຶ່ງຕື່ມຂໍ້ມູນໃສ່ແລະ degeneracy ສອງເທົ່າຂອງລະດັບ Landau ແມ່ນສອດຄ່ອງກັບລັດ insulation Moment ຄ້າຍຄືສັງເກດເຫັນກ່ອນຫນ້ານີ້. ທີມງານໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນການພັກຜ່ອນໃນຄວາມສົມມາດຂອງຫມຸນຫມຸນປະມານ SU(4) ແລະການສ້າງຕັ້ງຂອງຫນ້າດິນ Fermi quasi-particle ໃຫມ່. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ລາຍລະອຽດຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການກວດສອບລາຍລະອຽດເພີ່ມເຕີມ. ຮູບລັກສະນະຂອງ superconductivity ຍັງໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນ, ເຊິ່ງເພີ່ມຂຶ້ນ Rxx (ຄວາມຕ້ານທານຕາມລວງຍາວ), ຄ້າຍຄືກັນກັບການສຶກສາທີ່ຜ່ານມາ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ທີມງານໄດ້ກວດກາອຸນຫະພູມທີ່ສໍາຄັນ (Tc) ຂອງໄລຍະ superconducting. ເນື່ອງຈາກບໍ່ມີຂໍ້ມູນໃດໄດ້ຮັບສໍາລັບການ doping ທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງ superconductors ໃນຕົວຢ່າງນີ້, ນັກວິທະຍາສາດຄາດວ່າອຸນຫະພູມທີ່ສໍາຄັນເຖິງ 0.5K. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ອຸປະກອນເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ມີປະສິດທິພາບຈົນກ່ວາພວກເຂົາສາມາດໄດ້ຮັບຂໍ້ມູນທີ່ຊັດເຈນຈາກສະຖານະ superconducting. ເພື່ອສືບສວນສະຖານະການຂອງຕົວນໍາຊຸບເປີ້ເພີ່ມເຕີມ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ວັດແທກຄຸນລັກສະນະສີ່ດ້ານແຮງດັນ - ປະຈຸບັນ (VI) ຂອງອຸປະກອນທີ່ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.
ຄວາມຕ້ານທານທີ່ໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າກະແສຊຸບເປີຖືກສັງເກດເຫັນໃນໄລຍະຄວາມຫນາແຫນ້ນທີ່ໃຫຍ່ກວ່າແລະສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການສະກັດກັ້ນກະແສໄຟຟ້າໃນເວລາທີ່ພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກຂະຫນານ. ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບພຶດຕິກໍາທີ່ສັງເກດເຫັນໃນການສຶກສາ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຄິດໄລ່ໂຄງສ້າງແຖບ Moir ຂອງ "Magic Angle" ອຸປະກອນ graphene ບິດ bilayer ໂດຍໃຊ້ຕົວແບບ Bistritzer-MacDonald ແລະການປັບປຸງຕົວກໍານົດການ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບການຄິດໄລ່ທີ່ຜ່ານມາຂອງມຸມ "Magic Angle", ແຖບ Moire ພະລັງງານຕ່ໍາທີ່ຄິດໄລ່ບໍ່ໄດ້ແຍກອອກຈາກແຖບພະລັງງານສູງ. ເຖິງແມ່ນວ່າມຸມບິດຂອງອຸປະກອນຈະນ້ອຍກວ່າມຸມ "magic angle" ທີ່ຄິດໄລ່ຢູ່ບ່ອນອື່ນ, ອຸປະກອນດັ່ງກ່າວມີປະກົດການທີ່ກ່ຽວຂ້ອງຢ່າງແຂງແຮງກັບການສຶກສາທີ່ຜ່ານມາ (Mort insulation ແລະ superconductivity), ເຊິ່ງນັກຟິສິກພົບວ່າບໍ່ຄາດຄິດແລະເປັນໄປໄດ້.
ຫຼັງຈາກການປະເມີນຕື່ມອີກກ່ຽວກັບພຶດຕິກໍາທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂະຫນາດໃຫຍ່ (ຈໍານວນລັດທີ່ມີຢູ່ໃນແຕ່ລະພະລັງງານ), ລັກສະນະທີ່ນັກວິທະຍາສາດສັງເກດເຫັນແມ່ນຍ້ອນລັດ insulation ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງທີ່ເກີດຂື້ນໃຫມ່. ໃນອະນາຄົດ, ການສຶກສາລະອຽດເພີ່ມເຕີມຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງລັດ (DOS) ຈະຖືກດໍາເນີນເພື່ອເຂົ້າໃຈສະຖານະຄີກຂອງ insulation ແລະເພື່ອກໍານົດວ່າພວກເຂົາສາມາດຖືກຈັດປະເພດເປັນ quantum spin liquids. ດ້ວຍວິທີນີ້, ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ສັງເກດເຫັນຄວາມວຸ່ນດ່ຽງຂອງ superconductivity ຢູ່ໃກ້ກັບສະພາບ insulating ຄ້າຍຄື Mox ໃນອຸປະກອນ graphene bilayer ບິດທີ່ມີມຸມບິດເລັກນ້ອຍ (0.93 °). ການສຶກສານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນມຸມນ້ອຍໆແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງ, ຜົນກະທົບຂອງການພົວພັນເອເລັກໂຕຣນິກຕໍ່ຄຸນສົມບັດຂອງmoiréແມ່ນຄືກັນ. ໃນອະນາຄົດ, ຮ່ອມພູ spining ຂອງໄລຍະ insulating ຈະໄດ້ຮັບການສຶກສາ, ແລະໄລຍະ superconducting ໃຫມ່ຈະໄດ້ຮັບການສຶກສາຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຕ່ໍາ. ການຄົ້ນຄວ້າທົດລອງຈະຖືກລວມເຂົ້າກັບຄວາມພະຍາຍາມທາງທິດສະດີເພື່ອເຂົ້າໃຈຕົ້ນກໍາເນີດຂອງພຶດຕິກໍານີ້.
ເວລາປະກາດ: ຕຸລາ-08-2019