گرافين سپرڪنڊڪٽيٽي وڌيڪ پرڪشش آهي! جديد دريافت: گرافين ۾ ”جادو زاويه“ جي حد توقع کان وڏي آهي

سائنس ۽ ڪوانٽم فزڪس جي سائنس ۾ موهر پٽي ۽ فليٽ بيلٽس جي رويي کي ”ميجڪ اينگل“ ٽوئيسٽڊ بائليئر گرافين (TBLG) چيو وڃي ٿو، سائنسدانن جي وڏي دلچسپي ورتي آهي، جيتوڻيڪ ڪيترن ئي ملڪيتن کي گرم بحث جو سامنا آهي. جرنل سائنس پروگريس ۾ شايع ٿيل هڪ نئين مطالعي ۾، ايميليو ڪوليڊو ۽ آمريڪا ۽ جاپان ۾ فزڪس ۽ مادي سائنس جي شعبي ۾ سائنسدانن موڙيندڙ بائليئر گرافين ۾ سپر ڪنڊڪٽيوٽي ۽ قياس جو مشاهدو ڪيو. موٽ انسوليٽر اسٽيٽ ۾ اٽڪل 0.93 درجا جو موڙ زاويه آهي. هي زاويو 15 سيڪڙو ننڍو آهي ”جادو زاويه“ زاويه (1.1°) کان جيڪو اڳئين مطالعي ۾ ڳڻيو ويو آهي. هن مطالعي مان اهو ظاهر ٿئي ٿو ته "جادو زاويه" موڙي بائليئر گرافين جي حد اڳ ۾ توقع کان وڏي آهي.

هي مطالعو ڪوانٽم فزڪس ۾ ايپليڪيشنن لاءِ ٽوسٽ ٿيل بائليئر گرافيني ۾ مضبوط ڪوانٽم رجحان کي سمجهڻ لاءِ نئين معلومات جو مال فراهم ڪري ٿو. فزڪسسٽ ”ٽوئسٽرونڪس“ کي ويجھي وين ڊير وال جي پرتن جي وچ ۾ لاڳاپا موڙي زاويه طور بيان ڪن ٿا ته جيئن گرافين ۾ موئر ۽ فليٽ بينڊ پيدا ٿين. اهو تصور موجوده وهڪري کي حاصل ڪرڻ لاءِ ٻه-dimensional مواد جي بنياد تي ڊوائيس جي ملڪيت کي خاص طور تي تبديل ڪرڻ ۽ ترتيب ڏيڻ لاءِ هڪ نئون ۽ منفرد طريقو بڻجي چڪو آهي. “Twistronics” جو قابل ذڪر اثر محققن جي اڳڀرائي واري ڪم ۾ مثال طور پيش ڪيو ويو، اهو ظاهر ڪري ٿو ته جڏهن ٻه سنگل پرت گرافين جي پرت کي θ = 1.1±0.1° جي “جادو زاويه” موڙ واري زاويه تي اسٽيڪ ڪيو وڃي ٿو، هڪ تمام فليٽ بينڊ ظاهر ٿئي ٿو. .

هن مطالعي ۾، موڙيندڙ بائليئر گرافين (TBLG) ۾، "جادو زاويه" تي سپرلٽيس جي پهرين مائڪرو اسٽريپ (سرچيڪل خصوصيت) جو موصل مرحلو نيم ڀريل هو. تحقيقي ٽيم اهو طئي ڪيو ته هي هڪ موٽ انسوليٽر آهي (هڪ انسوليٽر جنهن ۾ سپر ڪنڊڪٽنگ پراپرٽيز آهي) جيڪو سپر ڪنڊڪٽيٽي کي ٿورڙي مٿاهون ۽ لوئر ڊوپنگ ليول تي ڏيکاري ٿو. مرحلو ڊراگرام ڏيکاري ٿو اعلي درجه حرارت سپر ڪنڊڪٽر سپر ڪنڊڪٽنگ ٽرانسشن جي درجه حرارت (Tc) ۽ فرمي درجه حرارت (Tf) جي وچ ۾. هي تحقيق گرافين بينڊ جي جوڙجڪ، ٽوپولوجي ۽ اضافي "جادو زاويه" سيمي ڪنڊڪٽر سسٽم تي وڏي دلچسپي ۽ نظرياتي بحث جو سبب بڻيو. اصل نظرياتي رپورٽ جي مقابلي ۾، تجرباتي تحقيق نادر آهي ۽ صرف شروع ٿي آهي. هن مطالعي ۾، ٽيم "جادو زاويه" موڙي بائليئر گرافين تي ٽرانسميشن جي ماپ ڪئي جيڪا لاڳاپيل موصليت ۽ سپر ڪنڊڪٽ رياستن کي ڏيکاريندي.

0.93 ± 0.01 جو اڻڄاتل طور تي مسخ ٿيل زاويه، جيڪو قائم ڪيل "جادو زاويه" کان 15٪ ننڍو آهي، اهو پڻ اڄ تائين ٻڌايو ويو آهي ۽ سپر ڪنڊڪٽنگ خاصيتن کي ظاهر ڪري ٿو. اهي نتيجا ظاهر ڪن ٿا ته نئين باهمي حالت ظاهر ٿي سگهي ٿي ”جادو زاويه“ ٽوڙيل بائليئر گرافين ۾، بنيادي ”جادو زاويه“ کان گهٽ، گرافين جي پهرين مائڪرو اسٽريپ کان ٻاهر. انهن ”جادو هارن“ ٽوڙيل بائليئر گرافيني ڊوائيسز کي ٺاهڻ لاءِ، ٽيم ”ٽيئر ۽ اسٽيڪ“ جو طريقو استعمال ڪيو. هيڪساگونل بورون نائٽرائڊ (BN) تہن جي وچ ۾ ڍانچي کي ڍڪيل آهي؛ ھڪڙي ھال راڊ جاميٽري ۾ ٺاھيو ويو آھي گھڻن تارن سان گڏ Cr/Au (ڪروميم/گولڊ) ايج رابطن سان. سڄو ”جادو زاويه“ موڙيندڙ بائليئر گرافيني ڊيوائس ٺاهي وئي هئي گرافيني پرت جي مٿي تي جيڪا پوئين دروازي طور استعمال ڪئي وئي.

سائنسدان پمپ ٿيل HE4 ۽ HE3 ڪرسٽٽس ۾ ڊوائيسز کي ماپڻ لاءِ معياري سڌو ڪرنٽ (DC) ۽ متبادل ڪرنٽ (AC) لاڪنگ ٽيڪنڪ استعمال ڪندا آهن. ٽيم ڊيوائس جي ڊگھي مزاحمت (Rxx) ۽ وڌايل گيٽ وولٽيج (VG) رينج جي وچ ۾ تعلق کي رڪارڊ ڪيو ۽ 1.7K جي درجه حرارت تي مقناطيسي فيلڊ بي جي حساب ڪيو. ننڍڙا اليڪٽران-هول اسيميٽري کي ڏٺو ويو ته ”جادو زاويه“ ٽوڙيل بائليئر گرافين ڊيوائس جي موروثي ملڪيت آهي. جيئن ته گذريل رپورٽن ۾ ڏٺو ويو آهي، ٽيم انهن نتيجن کي رڪارڊ ڪيو ۽ تفصيلي رپورٽون جيڪي هن وقت تائين سپر ڪنڊڪٽنگ آهن. خصوصيت ”جادو زاويه“ بيليئر گرافيني ڊيوائس جي گهٽ ۾ گهٽ ٽورسن زاوي کي موڙي ٿو. لينڊو فين چارٽ جي ويجهي امتحان سان، محقق ڪجهه قابل ذڪر خاصيتون حاصل ڪيون.

مثال طور، چوٽي اڌ ڀرڻ تي ۽ لينڊو جي سطح جي ٻه-گنا تنزلي اڳئين مشاهدي واري مومينٽ جھڙي موصلي رياستن سان مطابقت رکي ٿي. ٽيم تقريبن اسپن وادي SU(4) جي سميٽري ۾ هڪ وقفو ڏيکاريو ۽ هڪ نئين quasi-particle Fermi مٿاڇري جي ٺهڻ. بهرحال، تفصيلن کي وڌيڪ تفصيلي معائنو جي ضرورت آهي. superconductivity جو ظهور پڻ ڏٺو ويو، جيڪو Rxx وڌايو (طويل مزاحمت)، اڳئين اڀياس وانگر. ٽيم پوءِ سپر ڪنڊڪٽنگ مرحلي جي نازڪ درجه حرارت (Tc) جي جانچ ڪئي. جيئن ته هن نموني ۾ سپر ڪنڊڪٽرز جي بهتر ڊوپنگ لاءِ ڪا به ڊيٽا حاصل نه ڪئي وئي هئي، سائنسدانن 0.5 ڪلو تائين هڪ نازڪ درجه حرارت فرض ڪيو. جڏهن ته، اهي ڊوائيس غير موثر ٿي ويندا آهن جيستائين اهي سپر ڪنڊڪٽنگ رياست کان واضح ڊيٽا حاصل ڪرڻ جي قابل نه هوندا. وڌيڪ تحقيق ڪرڻ لاءِ سپر ڪنڊڪٽنگ رياست، محققن ماپ ڪئي چار ٽرمينل وولٽيج ڪرنٽ (VI) خاصيتن کي ڊوائيس جي مختلف ڪيريئر کثافت تي.

حاصل ڪيل مزاحمت ڏيکاري ٿي ته سپر ڪرنٽ وڏي کثافت واري حد تي نظر اچي ٿو ۽ سپر ڪرنٽ جي دٻاءُ کي ڏيکاري ٿو جڏهن متوازي مقناطيسي فيلڊ لاڳو ٿئي ٿي. مطالعي ۾ مشاهدو ڪيل رويي ۾ بصيرت حاصل ڪرڻ لاء، محقق "جادو زاويه" موڙي بائليئر گرافيني ڊيوائس جي Moir بينڊ جي جوڙجڪ کي Bistritzer-MacDonald ماڊل ۽ بهتر پيٽرولر استعمال ڪندي حساب ڪيو. "جادو زاويه" جي زاوي جي پوئين حساب جي مقابلي ۾، گھٽ توانائي واري موئر بينڊ کي اعلي توانائي واري بينڊ کان الڳ نه ڪيو ويو آھي. جيتوڻيڪ ڊوائيس جو موڙ زاويه "جادو زاويه" زاويه کان ننڍو آهي جيڪو ڪنهن ٻئي هنڌ ڳڻپيو ويو آهي، ڊوائيس هڪ رجحان آهي جيڪو مضبوط طور تي اڳوڻي اڀياس سان لاڳاپيل آهي (مورٽ انسوليشن ۽ سپر ڪنڊڪٽيٽي)، جيڪو فزيڪسٽس کي غير متوقع ۽ ممڪن آهي.

وڏي کثافت (هر توانائي تي موجود رياستن جو تعداد) تي رويي جو وڌيڪ جائزو وٺڻ کان پوءِ، سائنسدانن پاران مشاهدو ڪيل خاصيتن کي نئين اڀرندڙ لاڳاپيل موصلي رياستن ڏانهن منسوب ڪيو ويو آهي. مستقبل ۾، رياستن جي کثافت جو وڌيڪ تفصيلي مطالعو ڪيو ويندو (DOS) موصليت جي عجيب حالت کي سمجهڻ ۽ اهو طئي ڪرڻ لاءِ ته ڇا انهن کي ڪوانٽم اسپن مائع جي طور تي درجه بندي ڪري سگهجي ٿو. اهڙيءَ طرح، سائنسدانن هڪ ننڍي موڙ واري زاويه (0.93°) سان ٽوڙيل بائليئر گرافيني ڊيوائس ۾ Mox-like insulating state جي ويجهو سپر ڪنڊڪٽيٽي جو مشاهدو ڪيو. هن مطالعي مان معلوم ٿئي ٿو ته اهڙين ننڍڙن ڪنارن ۽ اعليٰ کثافتن تي به، اليڪٽران جي لاڳاپن جو اثر moiré جي ملڪيتن تي ساڳيو آهي. مستقبل ۾، موصلي واري مرحلي جي اسپن ويلز جو اڀياس ڪيو ويندو، ۽ هڪ نئين سپر ڪنڊڪٽنگ مرحلي کي گهٽ درجه حرارت تي اڀياس ڪيو ويندو. تجرباتي تحقيق کي هن رويي جي اصليت کي سمجهڻ لاءِ نظرياتي ڪوششن سان گڏ ڪيو ويندو.