L-imġieba tal-istrixxi Mohr u ċ-ċinturini ċatti fix-xjenza tax-xjenza u l-fiżika kwantistika msejħa "Magic Angle" graphene bi saffi mibrumin (TBLG) ġibdet interess kbir mix-xjenzati, għalkemm ħafna proprjetajiet jiffaċċjaw dibattitu jaħraq. Fi studju ġdid ippubblikat fil-ġurnal Science Progress, Emilio Colledo u x-xjentisti fid-Dipartiment tal-Fiżika u x-Xjenza tal-Materjali fl-Istati Uniti u l-Ġappun osservaw superkonduttività u analoġija fil-grafin bi saffi mibrumin. L-istat iżolatur Mott għandu angolu ta 'brim ta' madwar 0.93 gradi. Dan l-angolu huwa 15% iżgħar mill-angolu ta '"angolu maġiku" (1.1 °) ikkalkulat fl-istudju preċedenti. Dan l-istudju juri li l-firxa ta '"angolu maġiku" ta' graphene bi saffi mibrumin hija akbar milli kien mistenni qabel.
Dan l-istudju jipprovdi rikkezza ta 'informazzjoni ġdida għad-deċifrar tal-fenomeni kwantiċi qawwija fil-grafene b'żewġ saffi mibrumin għal applikazzjonijiet fil-fiżika kwantistika. Il-fiżiċi jiddefinixxu "Twistronics" bħala l-angolu relattiv tal-brim bejn saffi ta 'van der Waals li jmissu magħhom biex jipproduċu moiré u faxex ċatti fil-grafene. Dan il-kunċett sar metodu ġdid u uniku biex jinbidel u jippersonalizza b'mod sinifikanti l-proprjetajiet tal-apparat ibbażati fuq materjali bidimensjonali biex jinkiseb fluss kurrenti. L-effett notevoli ta '"Twistronics" kien eżemplari fix-xogħol pijunier tar-riċerkaturi, li juri li meta żewġ saffi ta' graphene b'saff wieħed huma f'munzelli f'angolu ta 'brim "angolu maġiku" ta' θ = 1.1±0.1 °, tidher faxxa ċatta ħafna. .
F'dan l-istudju, fil-grafene bi saffi mibrumin (TBLG), il-fażi iżolanti tal-ewwel microstrip (karatteristika strutturali) tas-superlattice fl-"angolu maġiku" kienet nofsha mimlija. It-tim ta 'riċerka ddetermina li dan huwa iżolatur Mott (iżolatur bi proprjetajiet superkonduttivi) li juri superkonduttività f'livelli ta' doping kemmxejn ogħla u aktar baxxi. Id-dijagramma tal-fażi turi s-superkonduttur ta 'temperatura għolja bejn it-temperatura ta' transizzjoni superkonduttiva (Tc) u t-temperatura Fermi (Tf). Din ir-riċerka wasslet għal interess kbir u dibattitu teoretiku dwar l-istruttura tal-faxxa tal-grafene, it-topoloġija u sistemi ta 'semikondutturi addizzjonali "Angolu Maġiku". Meta mqabbla mar-rapport teoretiku oriġinali, ir-riċerka sperimentali hija rari u għadha kif bdiet. F'dan l-istudju, it-tim wettaq kejl tat-trażmissjoni fuq il-graffen bi saffi mibrum "angolu maġiku" li juri l-istati iżolanti u superkonduttivi rilevanti.
Angolu distort mhux mistenni ta '0.93 ± 0.01, li huwa 15% iżgħar mill-"Angolu Maġiku" stabbilit, huwa wkoll l-iżgħar rapportat sal-lum u juri proprjetajiet superkonduttivi. Dawn ir-riżultati jindikaw li l-istat il-ġdid ta 'korrelazzjoni jista' jidher fil-grafene bi saffi mibrum "Angolu Maġiku", aktar baxx mill-"angolu maġiku" primarju lil hinn mill-ewwel mikrostrip tal-grafene. Biex tibni dawn l-apparati tal-graffen b'żewġ saffi mibrumin "ħorn maġiku", it-tim uża approċċ ta '"tiċrit u munzell". L-istruttura bejn is-saffi eżagonali tan-nitrur tal-boron (BN) hija inkapsulata; disinji f'ġeometrija tal-virga Hall b'wajers multipli akkoppjati ma 'kuntatti tat-tarf Cr/Au (kromju/deheb). L-apparat kollu tal-graffen bi saffi mibrum "Magic Angle" kien iffabbrikat fuq is-saff tal-grafen użat bħala l-bieb ta 'wara.
Ix-xjentisti jużaw tekniki ta 'qfil standard ta' kurrent dirett (DC) u kurrent alternanti (AC) biex ikejlu apparat fi krijostati HE4 u HE3 ippumpjati. It-tim irreġistra r-relazzjoni bejn ir-reżistenza lonġitudinali tal-apparat (Rxx) u l-firxa tal-vultaġġ tal-bieb estiż (VG) u kkalkula l-kamp manjetiku B f'temperatura ta '1.7K. L-asimetrija żgħira tat-toqba tal-elettroni kienet osservata li hija proprjetà inerenti tal-apparat tal-graffen bi saffi mibrumin "Angolu Maġiku". Kif osservat f'rapporti preċedenti, it-tim irreġistra dawn ir-riżultati u ddettalja r-rapporti li s'issa kienu superkonduttivi. Il-karatteristika "Angolu Maġiku" tgħawweġ l-angolu minimu tat-torsjoni tal-apparat tal-graffen b'żewġ saffi. B'eżami aktar mill-qrib tat-tabella tal-fann ta 'Landau, ir-riċerkaturi kisbu xi karatteristiċi notevoli.
Pereżempju, il-quċċata f'nofs il-mili u d-deġenerazzjoni doppja tal-livell Landau huma konsistenti mal-istati ta 'insulazzjoni li jixbħu l-Mument osservati qabel. It-tim wera waqfa fis-simetrija tal-wied tal-ispin approssimattiv SU(4) u l-formazzjoni ta 'wiċċ Fermi kważi partikuli ġdid. Madankollu, id-dettalji jeħtieġu spezzjoni aktar dettaljata. Ġiet osservata wkoll id-dehra tas-superkonduttività, li żiedet Rxx (reżistenza lonġitudinali), simili għal studji preċedenti. It-tim imbagħad eżamina t-temperatura kritika (Tc) tal-fażi superkonduttiva. Peress li ma nkisbet l-ebda dejta għal doping ottimali tas-superkondutturi f'dan il-kampjun, ix-xjentisti assumew temperatura kritika sa 0.5K. Madankollu, dawn l-apparati jsiru ineffettivi sakemm ikunu jistgħu jiksbu data ċara mill-istat superkonduttur. Biex tinvestiga aktar l-istat superkonduttur, ir-riċerkaturi kejlu l-karatteristiċi ta 'vultaġġ-kurrent (VI) b'erba' terminali tal-apparat f'densitajiet ta 'trasportatur differenti.
Ir-reżistenza miksuba turi li l-kurrent super huwa osservat fuq medda ta 'densità akbar u turi s-soppressjoni ta' kurrent super meta jiġi applikat kamp manjetiku parallel. Biex tikseb ħarsa lejn l-imġieba osservata fl-istudju, ir-riċerkaturi kkalkulaw l-istruttura tal-faxxa Moir tal-apparat tal-graffen b'żewġ saffi mibrumin "Angolu Maġiku" bl-użu tal-mudell Bistritzer-MacDonald u parametri mtejba. Meta mqabbel mal-kalkolu preċedenti tal-angolu "Angolu Maġiku", il-faxxa Moire ta 'enerġija baxxa kkalkulata mhix iżolata mill-faxxa ta' enerġija għolja. Għalkemm l-angolu tat-twist tal-apparat huwa iżgħar mill-angolu ta '"angolu maġiku" ikkalkulat x'imkien ieħor, l-apparat għandu fenomenu li huwa relatat ħafna ma' studji preċedenti (insulazzjoni Mort u superkonduttività), li l-fiżiċi sabu li ma kienx mistenni u fattibbli.
Wara aktar valutazzjoni tal-imġieba f'densitajiet kbar (in-numru ta 'stati disponibbli fuq kull enerġija), il-karatteristiċi osservati mix-xjenzati huma attribwiti lill-istati ta' insulazzjoni assoċjati li għadhom kif qed jitfaċċaw. Fil-futur, se jsir studju aktar dettaljat tad-densità ta 'l-istati (DOS) biex jifhem l-istat fard ta' insulazzjoni u biex jiddetermina jekk jistgħux jiġu kklassifikati bħala likwidi ta 'spin quantum. B'dan il-mod, ix-xjentisti osservaw is-superkonduttività ħdejn l-istat iżolanti bħal Mox f'apparat tal-grafina b'żewġ saffi mibrumin b'angolu żgħir ta 'brim (0.93 °). Dan l-istudju juri li anke f'angoli żgħar bħal dawn u densitajiet għoljin, l-effett tal-korrelazzjoni tal-elettroni fuq il-proprjetajiet tal-moiré huwa l-istess. Fil-futur, il-widien tal-ispin tal-fażi iżolanti se jiġu studjati, u se tiġi studjata fażi superkonduttiva ġdida f'temperatura aktar baxxa. Ir-riċerka sperimentali se tkun magħquda ma 'sforzi teoretiċi biex tifhem l-oriġini ta' din l-imġieba.
Ħin tal-post: Ottubru-08-2019