Sjellja e shiritave Mohr dhe rripave të sheshtë në shkencën e shkencës dhe fizikës kuantike të quajtur grafeni dyshtresor i përdredhur "Këndi Magjik" (TBLG) ka tërhequr interes të madh nga shkencëtarët, megjithëse shumë veti përballen me debate të ndezura. Në një studim të ri të botuar në revistën Science Progress, Emilio Colledo dhe shkencëtarët në Departamentin e Fizikës dhe Shkencës së Materialeve në Shtetet e Bashkuara dhe Japoni vëzhguan superpërçueshmërinë dhe analogjinë në grafenin e dyfishtë të përdredhur. Gjendja e izolatorit Mott ka një kënd rrotullimi prej rreth 0,93 gradë. Ky kënd është 15% më i vogël se këndi i "këndit magjik" (1.1°) i llogaritur në studimin e mëparshëm. Ky studim tregon se diapazoni i "këndit magjik" të grafenit të dyfishtë të përdredhur është më i madh se sa pritej më parë.
Ky studim ofron një mori informacionesh të reja për deshifrimin e fenomeneve të forta kuantike në grafenin me dy shtresa të përdredhura për aplikime në fizikën kuantike. Fizikanët e përcaktojnë "Twistronics" si kënd relativ i kthesës midis shtresave ngjitur të van der Waals për të prodhuar moiré dhe breza të sheshtë në grafen. Ky koncept është bërë një metodë e re dhe unike për ndryshimin dhe përshtatjen e konsiderueshme të vetive të pajisjes bazuar në materialet dydimensionale për të arritur rrjedhën aktuale. Efekti i jashtëzakonshëm i "Twistronics" u ilustrua në punën pioniere të studiuesve, duke demonstruar se kur dy shtresa grafeni me një shtresë të vetme grumbullohen në një kënd rrotullimi "kënd magjik" prej θ=1.1±0.1°, shfaqet një brez shumë i sheshtë. .
Në këtë studim, në grafenin dyshtresor të përdredhur (TBLG), faza izoluese e mikroshiritit të parë (veçori strukturore) e supergrilës në "këndin magjik" ishte gjysmë e mbushur. Ekipi hulumtues përcaktoi se ky është një izolant Mott (një izolues me veti superpërcjellëse) që shfaq superpërçueshmëri në nivele dopingu pak më të larta dhe më të ulëta. Diagrami fazor tregon superpërcjellësin e temperaturës së lartë ndërmjet temperaturës së tranzicionit superpërcjellës (Tc) dhe temperaturës Fermi (Tf). Ky hulumtim çoi në interes të madh dhe debat teorik mbi strukturën e brezit të grafenit, topologjinë dhe sistemet shtesë gjysmëpërçuese "Këndi Magjik". Krahasuar me raportin teorik origjinal, kërkimi eksperimental është i rrallë dhe sapo ka filluar. Në këtë studim, ekipi kreu matje të transmetimit në "këndin magjik" të përdredhur të grafenit të dyfishtë, duke treguar gjendjet përkatëse izoluese dhe superpërçuese.
Një kënd i shtrembëruar papritur prej 0,93 ± 0,01, i cili është 15% më i vogël se "Këndi Magjik" i vendosur, është gjithashtu më i vogli i raportuar deri më sot dhe shfaq veti superpërçuese. Këto rezultate tregojnë se gjendja e re e korrelacionit mund të shfaqet në grafenin dyshtresor të përdredhur "Këndi Magjik", më i ulët se "këndi magjik" primar, përtej mikroshiritit të parë të grafenit. Për të ndërtuar këto pajisje grafeni me dy shtresa të përdredhura "briri magjik", ekipi përdori një qasje "të gris dhe të grumbullohet". Struktura ndërmjet shtresave gjashtëkëndore të nitridit të borit (BN) është e kapsuluar; modeluar në një gjeometri shufre Hall me tela të shumtë të lidhur me kontaktet e skajit Cr/Au (krom/ari). E gjithë pajisja e grafenit me dy shtresa të përdredhura "Këndi Magjik" u fabrikua në majë të shtresës së grafenit të përdorur si porta e pasme.
Shkencëtarët përdorin teknika të kyçjes standarde të rrymës direkte (DC) dhe rrymës alternative (AC) për të matur pajisjet në kriostatet HE4 dhe HE3 të pompuara. Ekipi regjistroi lidhjen midis rezistencës gjatësore të pajisjes (Rxx) dhe gamës së tensionit të zgjeruar të portës (VG) dhe llogariti fushën magnetike B në një temperaturë prej 1.7K. Asimetria e vogël elektron-vrima u vu re të ishte një veti e natyrshme e pajisjes së dyshtresës së përdredhur të grafenit "Këndi Magjik". Siç u vërejt në raportet e mëparshme, ekipi regjistroi këto rezultate dhe detajoi raportet që kanë qenë superpërcjellëse deri më tani. Karakteristika "Këndi Magjik" shtrembëron këndin minimal të rrotullimit të pajisjes së dyshtresës së grafenit. Me një ekzaminim më të afërt të tabelës së tifozëve të Landau, studiuesit fituan disa karakteristika të dukshme.
Për shembull, kulmi në gjysmën e mbushjes dhe degjenerimi i dyfishtë i nivelit të Landau janë në përputhje me gjendjet e izolimit të vëzhguara më parë si Momenti. Ekipi tregoi një thyerje në simetrinë e luginës së përafërt të rrotullimit SU(4) dhe formimin e një sipërfaqeje të re kuazi-grimcë Fermi. Megjithatë, detajet kërkojnë një kontroll më të detajuar. U vu re edhe shfaqja e superpërcjellshmërisë, e cila rriti Rxx (rezistencën gjatësore), ngjashëm me studimet e mëparshme. Ekipi më pas ekzaminoi temperaturën kritike (Tc) të fazës superpërcjellëse. Meqenëse nuk u morën të dhëna për dopingun optimal të superpërçuesve në këtë mostër, shkencëtarët supozuan një temperaturë kritike deri në 0.5K. Megjithatë, këto pajisje bëhen joefektive derisa të jenë në gjendje të marrin të dhëna të qarta nga gjendja superpërcjellëse. Për të hetuar më tej gjendjen superpërcjellëse, studiuesit matën karakteristikat e rrymës së tensionit me katër terminale (VI) të pajisjes në densitete të ndryshme bartëse.
Rezistenca e marrë tregon se superrryma vërehet në një diapazon më të madh të densitetit dhe tregon shtypjen e superrrymës kur aplikohet një fushë magnetike paralele. Për të marrë një pasqyrë të sjelljes së vëzhguar në studim, studiuesit llogaritën strukturën e brezit Moir të pajisjes së grafenit me dy shtresa të përdredhur "Magic Angle" duke përdorur modelin Bistritzer-MacDonald dhe parametra të përmirësuar. Krahasuar me llogaritjen e mëparshme të këndit "Këndi Magjik", brezi i llogaritur i energjisë së ulët Moire nuk është i izoluar nga brezi i energjisë së lartë. Megjithëse këndi i rrotullimit të pajisjes është më i vogël se këndi i "këndit magjik" i llogaritur diku tjetër, pajisja ka një fenomen që lidhet fort me studimet e mëparshme (izolimi i mortit dhe superpërçueshmëria), të cilat fizikanët e gjetën si të papritura dhe të realizueshme.
Pas vlerësimit të mëtejshëm të sjelljes në densitet të mëdha (numri i gjendjeve të disponueshme për secilën energji), karakteristikat e vëzhguara nga shkencëtarët i atribuohen gjendjeve izoluese të lidhura rishtazi. Në të ardhmen, do të kryhet një studim më i detajuar i densitetit të gjendjeve (DOS) për të kuptuar gjendjen e çuditshme të izolimit dhe për të përcaktuar nëse ato mund të klasifikohen si lëngje kuantike spin. Në këtë mënyrë, shkencëtarët vëzhguan superpërçueshmërinë afër gjendjes izoluese të ngjashme me Mox në një pajisje grafeni dyshtresore të përdredhur me një kënd të vogël rrotullimi (0.93°). Ky studim tregon se edhe në kënde kaq të vogla dhe densitet të lartë, efekti i korrelacionit të elektroneve në vetitë e moiré është i njëjtë. Në të ardhmen do të studiohen luginat spin të fazës izoluese dhe një fazë e re superpërcjellëse do të studiohet në një temperaturë më të ulët. Hulumtimi eksperimental do të kombinohet me përpjekjet teorike për të kuptuar origjinën e kësaj sjelljeje.
Koha e postimit: Tetor-08-2019