د ګرافین سوپر کنډکټیوټ ډیر زړه راښکونکی دی! وروستۍ کشف: په ګرافین کې د "جادو زاویه" حد د تمې څخه لوی دی

د ساینس او ​​​​کوانټم فزیک په ساینس کې د Mohr پټو او فلیټ بیلټونو چلند چې د "جادو زاویه" دوه اړخیز بیلیر ګرافین (TBLG) په نوم یادیږي د ساینس پوهانو ډیره علاقه راجلب کړې ، که څه هم ډیری ملکیتونه له تودو بحثونو سره مخ دي. په یوه نوې څیړنه کې چې د ساینس پرمختګ په ژورنال کې خپره شوې، ایمیلیو کولیډو او په متحده ایالاتو او جاپان کې د فزیک او موادو ساینس ډیپارټمنټ ساینس پوهانو په متوجه بیلیر ګرافین کې سوپر کنډکټیوټي او مشابهت مشاهده کړه. د موټ انسولټر حالت د 0.93 درجو شاوخوا زاویه لري. دا زاویه د "جادو زاویه" زاویه (1.1°) څخه 15٪ کوچنۍ ده چې په تیرو مطالعاتو کې محاسبه شوې. دا څیړنه ښیې چې د "جادو زاویه" سلسله د بیلیر بیلیر ګرافین د تیر اټکل څخه لوی دی.

دا څیړنه د کوانټم فزیک کې غوښتنلیکونو لپاره په متوجه بیلیر ګرافین کې د قوي کوانټم پیښې درک کولو لپاره د نوي معلوماتو بډایه چمتو کوي. فزیک پوهان "Twistronics" په ګرافین کې د moiré او فلیټ بانډونو تولید لپاره د نږدې وان ډیر والز پرتونو ترمینځ د نسبي مرحلې زاویې په توګه تعریفوي. دا مفهوم د اوسني جریان ترلاسه کولو لپاره د دوه اړخیزو موادو پراساس د وسیلې ملکیتونو کې د پام وړ بدلون او تنظیم کولو لپاره یو نوی او ځانګړی میتود ګرځیدلی. د "Twistronics" د پام وړ اغیزه د څیړونکو په مخکښ کار کې بیلګه شوې وه، دا په ډاګه کوي چې کله چې دوه واحد پرت ګرافین پرتونه د θ=1.1±0.1° په ​​"جادو زاویه" مرحلې زاویه کې ځای په ځای شوي وي، یو ډیر فلیټ بانډ ښکاري. .

په دې څیړنه کې، په تور شوي بیلیر ګرافین (TBLG) کې، د "جادو زاویه" کې د سوپرلاټیس د لومړي مایکروسټریپ (ساختماني ځانګړتیا) انسول کولو مرحله نیمه ډکه وه. د څیړنې ټیم معلومه کړه چې دا د موټ انسولیټر (د سوپر کنډکټینګ ملکیتونو سره یو انسولیټر) دی چې په یو څه لوړ او ټیټ ډوپینګ کچه کې د سوپر کنډکټیوټي وړتیا څرګندوي. د مرحلې ډیاګرام د سوپر کنډکټینګ لیږد تودوخې (Tc) او د فرمي تودوخې (Tf) ترمینځ د لوړې تودوخې سوپر کنډکټر ښیې. دا څیړنه د ګرافین بانډ جوړښت ، ټوپولوژي او اضافي "جادو زاویه" سیمیکمډکټر سیسټمونو په اړه خورا علاقه او نظري بحث لامل شوې. د اصلي نظري راپور سره پرتله، تجربوي څیړنه نادره ده او اوس پیل شوې ده. په دې څیړنه کې، ټیم د "جادو زاویه" دوه اړخیز بیلیر ګرافین باندې د لیږد اندازه ترسره کړه چې اړونده موصلیت او سوپر کنډکټینګ حالتونه ښیې.

د 0.93 ± 0.01 غیر متوقع ډول تحریف شوی زاویه، چې د تاسیس شوي "جادو زاویه" څخه 15٪ کوچنۍ ده، هم تر نن نیټې پورې راپور شوي ترټولو کوچنی دی او د سپر کنډکټینګ ملکیتونه څرګندوي. دا پایلې په ګوته کوي چې د نوي ارتباط حالت د ګرافین د لومړي مایکروسټریپ هاخوا د "جادو زاویه" دوه اړخیز بیلیر ګرافین کې څرګند کیدی شي ، د لومړني "جادو زاویه" څخه ټیټ وي. د دې "جادو سینګ" دوه اړخیز ګرافین وسیلو جوړولو لپاره ، ټیم د "اوښکو او سټیک" طریقه کارولې. د هیکساگونل بورون نایټرایډ (BN) پرتونو تر مینځ جوړښت پوښل شوی؛ د هال راډ جیومیټري کې نمونه شوي د څو تارونو سره چې د Cr/Au (کرومیم/طلایی) څنډه تماسونو سره یوځای شوي. ټوله "جادو زاویه" دوه اړخیز بیلیر ګرافین وسیله د ګرافین پرت په سر کې جوړه شوې وه چې د شا دروازې په توګه کارول کیږي.

ساینس پوهان د پمپ شوي HE4 او HE3 کریوسټاټونو کې د وسایلو اندازه کولو لپاره معیاري مستقیم اوسني (DC) او بدیل اوسني (AC) تالاشۍ تخنیکونه کاروي. ټیم د وسیلې د اوږدوالي مقاومت (Rxx) او د غزیدلي دروازې ولټاژ (VG) حد ترمینځ اړیکه ثبت کړه او د 1.7K په تودوخې کې د B مقناطیسي ساحه محاسبه کړه. د کوچني الکترون سوري انډول د "جادو زاویه" دوه اړخیز بیلیر ګرافین وسیلې د ارثي ملکیت په توګه لیدل شوي. لکه څنګه چې په تیرو راپورونو کې لیدل شوي، ټیم دا پایلې ثبت کړې او هغه راپورونه یې توضیح کړل چې تر دې دمه خورا ډیر کاروونکي دي. د "جادو زاویه" ځانګړتیا د بیلیر ګرافین وسیله لږترلږه تورشن زاویه بدلوي. د Landau فین چارټ نږدې ازموینې سره، څیړونکو ځینې د پام وړ ځانګړتیاوې ترلاسه کړې.

د مثال په توګه، د نیمه ډکولو چوکۍ او د Landau سطح دوه چنده انحطاط د مخکینۍ لیدل شوي مومینټ په څیر موصلیت حالتونو سره مطابقت لري. ټیم د نږدې سپن دره SU(4) په توازن کې وقفه او د یوې نوې نیمه ذره فرمي سطح رامینځته کول وښودل. په هرصورت، توضیحات ډیر تفصيلي تفتیش ته اړتیا لري. د superconductivity بڼه هم لیدل شوې، کوم چې د پخوانیو مطالعاتو په څیر Rxx (اوږدوالی مقاومت) زیاتوالی موندلی. ټیم بیا د سوپر کنډکټینګ مرحلې مهم تودوخې (Tc) معاینه کړه. څرنګه چې په دې نمونه کې د سوپر کنډکټرونو غوره ډوپینګ لپاره هیڅ معلومات ندي ترلاسه شوي، ساینس پوهانو تر 0.5K پورې د تودوخې جدي تودوخه اټکل کړې. په هرصورت، دا وسایل غیر اغیزمن کیږي تر هغه چې دوی د سوپر کنډکټینګ حالت څخه روښانه معلومات ترلاسه کړي. د سوپر کنډکټینګ حالت د لا نورو څیړلو لپاره، څیړونکو په مختلفو کیریر کثافتونو کې د وسیلې څلور ټرمینل ولټاژ - اوسني (VI) ځانګړتیاوې اندازه کړې.

ترلاسه شوي مقاومت ښیي چې سوپر کرنټ د لوی کثافت رینج کې لیدل کیږي او د سوپر کرنټ فشار څرګندوي کله چې موازي مقناطیسي ساحه پلي کیږي. په څیړنه کې لیدل شوي چلند ته د بصیرت ترلاسه کولو لپاره، څیړونکو د Bistritzer-MacDonald ماډل او ښه شوي پیرامیټونو په کارولو سره د "جادو زاویه" دوه اړخیز بیلیر ګرافین وسیله د مویر بانډ جوړښت محاسبه کړ. د "جادو زاویه" زاویه د مخکینۍ محاسبې په پرتله، محاسبه شوې ټیټه انرژي مویر بانډ د لوړ انرژی بډ څخه جلا نه دی. که څه هم د وسیلې مرحلې زاویه د "جادو زاویه" زاویه څخه کوچنۍ ده چې په بل ځای کې محاسبه شوې ، دا وسیله یوه پدیده لري چې په کلکه د پخوانیو مطالعاتو سره تړاو لري (د مورټ موصلیت او سوپر کنډکټیوټي) ، کوم چې فزیک پوهانو غیر متوقع او ممکنه وموندله.

په لوی کثافت کې د چلند نور ارزونې وروسته (په هره انرژي کې شتون لري د دولتونو شمیر)، هغه ځانګړتیاوې چې د ساینس پوهانو لخوا لیدل شوي د نوي راڅرګند شوي تړل شوي موصلیت حالتونو ته منسوب شوي. په راتلونکي کې، د دولتونو د کثافت یوه نوره مفصله مطالعه (DOS) به ترسره شي ترڅو د موصلیت عجیب حالت پوه شي او دا معلومه کړي چې ایا دوی د کوانټم سپن مایعاتو په توګه طبقه بندي کیدی شي. په دې توګه، ساینس پوهانو د ماکس په څیر موصل حالت ته نږدې په یو متوجه بیلیر ګرافین وسیلې کې د کوچني زاویه زاویه (0.93 °) سره د سپر کنډکټیوټي مشاهده کړه. دا څیړنه ښیي چې حتی په دومره کوچنیو زاویو او لوړ کثافتونو کې، د moiré په ملکیتونو باندې د الکترون ارتباط اغیز یو شان دی. په راتلونکي کې، د انسول کولو مرحلې د سپن دره به مطالعه شي، او یو نوی سوپر کنډکټینګ مرحله به په ټیټ حرارت کې مطالعه شي. تجربوي څیړنه به د نظري هڅو سره یوځای شي ترڅو د دې چلند اصل پوه شي.