विज्ञान र क्वान्टम फिजिक्सको विज्ञानमा मोहर स्ट्रिपहरू र फ्ल्याट बेल्टहरूको व्यवहारले "जादुई कोण" ट्विस्टेड बिलेयर ग्राफिन (TBLG) भनिने वैज्ञानिकहरूको ठूलो चासो आकर्षित गरेको छ, यद्यपि धेरै गुणहरूले चर्को बहसको सामना गर्नुपरेको छ। विज्ञान प्रगति जर्नलमा प्रकाशित नयाँ अध्ययनमा, एमिलियो कोलेडो र संयुक्त राज्य अमेरिका र जापानको भौतिक विज्ञान र सामग्री विज्ञान विभागका वैज्ञानिकहरूले ट्विस्टेड बिलेयर ग्राफिनमा सुपरकन्डक्टिविटी र एनालोजी अवलोकन गरे। मोट इन्सुलेटर राज्यको लगभग ०.९३ डिग्रीको ट्विस्ट कोण छ। यो कोण अघिल्लो अध्ययनमा गणना गरिएको "जादुई कोण" कोण (1.1°) भन्दा 15% सानो छ। यस अध्ययनले देखाउँछ कि ट्विस्टेड बिलेयर ग्राफिनको "जादुई कोण" दायरा पहिलेको अपेक्षा भन्दा ठूलो छ।
यस अध्ययनले क्वान्टम फिजिक्समा अनुप्रयोगहरूको लागि ट्विस्टेड बिलेयर ग्राफिनमा बलियो क्वान्टम घटनाहरू बुझ्नको लागि नयाँ जानकारीको धन प्रदान गर्दछ। भौतिकशास्त्रीहरूले "ट्विस्ट्रोनिक्स" लाई ग्राफिनमा मोइरे र समतल ब्यान्डहरू उत्पादन गर्न नजिकैको भ्यान डेर वाल्स तहहरू बीचको सापेक्ष ट्विस्ट कोणको रूपमा परिभाषित गर्छन्। यो अवधारणा हालको प्रवाह प्राप्त गर्न दुई-आयामी सामग्रीहरूमा आधारित उपकरण गुणहरू परिवर्तन गर्न र अनुकूलन गर्नको लागि नयाँ र अद्वितीय विधि भएको छ। "ट्विस्ट्रोनिक्स" को उल्लेखनीय प्रभाव अनुसन्धानकर्ताहरूको अग्रगामी कार्यमा उदाहरण दिइएको थियो, जब दुई एकल-लेयर ग्राफिन तहहरू θ=1.1± 0.1° को "जादुई कोण" ट्विस्ट कोणमा स्ट्याक गरिन्छ, एक धेरै समतल ब्यान्ड देखिन्छ। ।
यस अध्ययनमा, ट्विस्टेड बिलेयर ग्राफिन (TBLG) मा, "जादुई कोण" मा सुपरलेटिसको पहिलो माइक्रोस्ट्रिप (संरचनात्मक विशेषता) को इन्सुलेट चरण अर्ध-भरिएको थियो। अनुसन्धान टोलीले निर्धारण गर्यो कि यो एक मोट इन्सुलेटर हो (सुपरकन्डक्टिंग गुणहरू भएको इन्सुलेटर) जसले अलिकति उच्च र कम डोपिङ स्तरहरूमा सुपरकन्डक्टिविटी प्रदर्शन गर्दछ। चरण रेखाचित्रले सुपरकन्डक्टिङ ट्रान्जिसन तापमान (Tc) र फर्मी तापमान (Tf) बीचको उच्च तापक्रम सुपरकन्डक्टर देखाउँछ। यस अनुसन्धानले ग्राफिन ब्यान्ड संरचना, टोपोलोजी र अतिरिक्त "जादू कोण" अर्धचालक प्रणालीहरूमा ठूलो चासो र सैद्धान्तिक बहस निम्त्यायो। मौलिक सैद्धान्तिक रिपोर्टको तुलनामा, प्रयोगात्मक अनुसन्धान दुर्लभ छ र भर्खरै सुरु भएको छ। यस अध्ययनमा, टोलीले सान्दर्भिक इन्सुलेट र सुपरकन्डक्टिङ अवस्थाहरू देखाउँदै "जादुई कोण" ट्विस्टेड बिलेयर ग्राफिनमा प्रसारण मापनहरू सञ्चालन गर्यो।
०.९३ ± ०.०१ को एक अप्रत्याशित रूपमा विकृत कोण, जुन स्थापित "जादुई कोण" भन्दा 15% सानो छ, यो पनि अहिलेसम्मको सबैभन्दा सानो रिपोर्ट गरिएको छ र सुपरकन्डक्टिङ गुणहरू प्रदर्शन गर्दछ। यी नतिजाहरूले संकेत गर्दछ कि नयाँ सहसम्बन्ध अवस्था "जादू कोण" ट्विस्टेड बाईलेयर ग्राफिनमा देखा पर्न सक्छ, प्राथमिक "जादू कोण" भन्दा कम, ग्राफिनको पहिलो माइक्रोस्ट्रिप बाहिर। यी "जादुई हर्न" ट्विस्टेड बिलेयर ग्राफिन उपकरणहरू निर्माण गर्न, टोलीले "टियर र स्ट्याक" दृष्टिकोण प्रयोग गर्यो। हेक्सागोनल बोरोन नाइट्राइड (BN) तहहरू बीचको संरचना इनक्याप्सुलेटेड छ; Cr/Au (क्रोमियम/गोल्ड) किनारा सम्पर्कहरूमा जोडिएको बहु तारहरूसँग हल रड ज्यामितिमा ढाँचामा। सम्पूर्ण "जादुई कोण" ट्विस्टेड बिलेयर ग्राफिन उपकरण पछाडिको ढोकाको रूपमा प्रयोग गरिएको ग्राफिन तहको शीर्षमा बनाइएको थियो।
वैज्ञानिकहरूले पम्प गरिएको HE4 र HE3 cryostats मा यन्त्रहरू मापन गर्न मानक प्रत्यक्ष वर्तमान (DC) र वैकल्पिक वर्तमान (AC) लक गर्ने प्रविधिहरू प्रयोग गर्छन्। टोलीले उपकरणको अनुदैर्ध्य प्रतिरोध (Rxx) र विस्तारित गेट भोल्टेज (VG) दायरा बीचको सम्बन्ध रेकर्ड गर्यो र 1.7K को तापक्रममा चुम्बकीय क्षेत्र B गणना गर्यो। सानो इलेक्ट्रोन-प्वाल असिमेट्री "जादुई कोण" ट्विस्टेड बिलेयर ग्राफिन उपकरणको अन्तर्निहित गुण भएको देखियो। अघिल्लो रिपोर्टहरूमा अवलोकन गरिएझैं, टोलीले यी नतिजाहरू रेकर्ड गर्यो र रिपोर्टहरू विस्तृत गर्यो जुन अहिलेसम्म सुपरकन्डक्टिंग थियो। विशेषता "जादुई कोण" ले bilayer graphene उपकरणको न्यूनतम टोर्सन कोणलाई ट्विस्ट गर्दछ। ल्यान्डाउ फ्यान चार्टको नजिकको परीक्षाको साथ, शोधकर्ताहरूले केही उल्लेखनीय सुविधाहरू प्राप्त गरे।
उदाहरणका लागि, आधा फिलमा शिखर र ल्यान्डाउ स्तरको दुई-गुणा अधोगति पहिले नै अवलोकन गरिएको पल-जस्तो इन्सुलेशन अवस्थाहरूसँग मिल्दोजुल्दो छ। टोलीले अनुमानित स्पिन उपत्यका SU(4) को सममितिमा ब्रेक र नयाँ अर्ध-कण फर्मी सतहको गठन देखायो। यद्यपि, विवरणहरूलाई थप विस्तृत निरीक्षण आवश्यक छ। सुपरकन्डक्टिभिटीको उपस्थिति पनि अवलोकन गरिएको थियो, जसले अघिल्लो अध्ययनहरू जस्तै Rxx (देशान्तर प्रतिरोध) बढ्यो। टोलीले त्यसपछि सुपर कन्डक्टिङ चरणको क्रिटिकल तापक्रम (Tc) जाँच गर्यो। यस नमूनामा सुपरकन्डक्टरहरूको इष्टतम डोपिङको लागि कुनै डाटा प्राप्त नभएकोले, वैज्ञानिकहरूले ०.५K सम्मको महत्वपूर्ण तापक्रम मान्थे। यद्यपि, यी उपकरणहरू प्रभावहीन हुन्छन् जबसम्म तिनीहरूले सुपरकन्डक्टिङ अवस्थाबाट स्पष्ट डाटा प्राप्त गर्न सक्षम हुँदैनन्। सुपरकन्डक्टिङ अवस्थाको थप अनुसन्धान गर्न, अन्वेषकहरूले विभिन्न क्यारियर घनत्वहरूमा उपकरणको चार-टर्मिनल भोल्टेज-वर्तमान (VI) विशेषताहरू मापन गरे।
प्राप्त प्रतिरोधले देखाउँछ कि सुपर करन्ट ठूलो घनत्व दायरामा अवलोकन गरिन्छ र समानान्तर चुम्बकीय क्षेत्र लागू गर्दा सुपर करन्टको दमन देखाउँदछ। अध्ययनमा देखाइएको व्यवहारमा अन्तरदृष्टि प्राप्त गर्न, शोधकर्ताहरूले बिस्ट्रिट्जर-म्याकडोनाल्ड मोडेल र सुधारिएको प्यारामिटरहरू प्रयोग गरेर "जादुई कोण" ट्विस्टेड बिलेयर ग्राफिन उपकरणको मोइर ब्यान्ड संरचना गणना गरे। "जादुई कोण" कोणको अघिल्लो गणनाको तुलनामा, गणना गरिएको कम ऊर्जा मोइर ब्यान्ड उच्च ऊर्जा ब्यान्डबाट अलग गरिएको छैन। यद्यपि उपकरणको ट्विस्ट कोण अन्यत्र गणना गरिएको "जादुई कोण" कोण भन्दा सानो छ, यन्त्रमा एक घटना छ जुन अघिल्लो अध्ययनहरू (मोर्ट इन्सुलेशन र सुपरकन्डक्टिभिटी) सँग जोडिएको छ, जुन भौतिकविद्हरूले अप्रत्याशित र सम्भव भएको पाए।
ठूला घनत्वहरूमा व्यवहारको थप मूल्याङ्कन गरेपछि (प्रत्येक ऊर्जामा उपलब्ध राज्यहरूको सङ्ख्या), वैज्ञानिकहरूले अवलोकन गरेका विशेषताहरू नयाँ उदीयमान सम्बन्धित इन्सुलेशन अवस्थाहरूलाई श्रेय दिइन्छ। भविष्यमा, इन्सुलेशनको विषम अवस्था बुझ्न र क्वान्टम स्पिन तरल पदार्थको रूपमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ कि भनेर निर्धारण गर्न राज्यहरूको घनत्व (DOS) को थप विस्तृत अध्ययन सञ्चालन गरिनेछ। यसरी, वैज्ञानिकहरूले सानो ट्विस्ट कोण (०.९३°) भएको ट्विस्टेड बिलेयर ग्राफिन यन्त्रमा मोक्स-जस्तो इन्सुलेट अवस्थाको नजिक सुपरकन्डक्टिविटी अवलोकन गरे। यस अध्ययनले देखाउँछ कि यस्तो सानो कोण र उच्च घनत्वहरूमा पनि, मोइरेको गुणहरूमा इलेक्ट्रोन सहसम्बन्धको प्रभाव उस्तै छ। भविष्यमा, इन्सुलेट चरणको स्पिन उपत्यकाहरू अध्ययन गरिनेछ, र कम तापक्रममा नयाँ सुपरकन्डक्टिङ चरणको अध्ययन गरिनेछ। प्रयोगात्मक अनुसन्धानलाई यस व्यवहारको उत्पत्ति बुझ्न सैद्धान्तिक प्रयासहरूसँग जोडिनेछ।
पोस्ट समय: अक्टोबर-08-2019