கிராபெனின் சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி மிகவும் கவர்ச்சிகரமானது! சமீபத்திய கண்டுபிடிப்பு: கிராபெனில் "மேஜிக் ஆங்கிள்" வரம்பு எதிர்பார்த்ததை விட பெரியது

"மேஜிக் ஆங்கிள்" முறுக்கப்பட்ட பைலேயர் கிராபெனின் (TBLG) எனப்படும் அறிவியல் மற்றும் குவாண்டம் இயற்பியலில் மோர் கோடுகள் மற்றும் பிளாட் பெல்ட்களின் நடத்தை விஞ்ஞானிகளிடமிருந்து பெரும் ஆர்வத்தை ஈர்த்துள்ளது, இருப்பினும் பல பண்புகள் சூடான விவாதத்தை எதிர்கொண்டன. சயின்ஸ் ப்ரோக்ரஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு புதிய ஆய்வில், எமிலியோ கொலிடோ மற்றும் அமெரிக்கா மற்றும் ஜப்பானில் உள்ள இயற்பியல் மற்றும் பொருள் அறிவியல் துறையின் விஞ்ஞானிகள் முறுக்கப்பட்ட பைலேயர் கிராபெனின் சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி மற்றும் ஒப்புமையைக் கண்டனர். மோட் இன்சுலேட்டர் நிலை சுமார் 0.93 டிகிரி கோணத்தில் உள்ளது. இந்த கோணம் முந்தைய ஆய்வில் கணக்கிடப்பட்ட "மேஜிக் கோணம்" கோணத்தை (1.1°) விட 15% சிறியது. முறுக்கப்பட்ட பைலேயர் கிராபெனின் "மேஜிக் ஆங்கிள்" வரம்பு முன்பு எதிர்பார்த்ததை விட பெரியது என்பதை இந்த ஆய்வு காட்டுகிறது.

இந்த ஆய்வு குவாண்டம் இயற்பியலில் பயன்பாடுகளுக்கு முறுக்கப்பட்ட பைலேயர் கிராபெனில் உள்ள வலுவான குவாண்டம் நிகழ்வுகளை புரிந்துகொள்வதற்கான புதிய தகவல்களை வழங்குகிறது. இயற்பியலாளர்கள் "Twistronics" என்பதை கிராபெனில் மோயர் மற்றும் பிளாட் பேண்டுகளை உருவாக்குவதற்கு அருகிலுள்ள வான் டெர் வால்ஸ் அடுக்குகளுக்கு இடையே உள்ள தொடர்புடைய திருப்பக் கோணம் என வரையறுக்கின்றனர். தற்போதைய ஓட்டத்தை அடைய இரு பரிமாண பொருட்களின் அடிப்படையில் சாதன பண்புகளை கணிசமாக மாற்றுவதற்கும் தனிப்பயனாக்குவதற்கும் இந்த கருத்து ஒரு புதிய மற்றும் தனித்துவமான முறையாக மாறியுள்ளது. "Twistronics" இன் குறிப்பிடத்தக்க விளைவு ஆராய்ச்சியாளர்களின் முன்னோடி வேலையில் எடுத்துக்காட்டுகிறது, இரண்டு ஒற்றை அடுக்கு கிராபெனின் அடுக்குகள் θ=1.1±0.1 ° என்ற "மேஜிக் கோணம்" திருப்பக் கோணத்தில் அடுக்கப்பட்டால், மிகவும் தட்டையான இசைக்குழு தோன்றும் என்பதை நிரூபிக்கிறது. .

இந்த ஆய்வில், முறுக்கப்பட்ட பைலேயர் கிராபெனில் (TBLG), "மேஜிக் ஆங்கிளில்" சூப்பர்லட்டிஸின் முதல் மைக்ரோஸ்டிரிப்பின் (கட்டமைப்பு அம்சம்) இன்சுலேடிங் கட்டம் அரை நிரப்பப்பட்டது. இது ஒரு மோட் இன்சுலேட்டர் (சூப்பர் கண்டக்டிங் பண்புகளைக் கொண்ட இன்சுலேட்டர்) என்று ஆராய்ச்சிக் குழு தீர்மானித்தது, இது சற்றே அதிக மற்றும் குறைந்த ஊக்கமருந்து அளவுகளில் சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டியை வெளிப்படுத்துகிறது. கட்ட வரைபடம் சூப்பர் கண்டக்டிங் டிரான்சிஷன் வெப்பநிலை (Tc) மற்றும் ஃபெர்மி வெப்பநிலை (Tf) ஆகியவற்றுக்கு இடையே உள்ள உயர் வெப்பநிலை சூப்பர் கண்டக்டரைக் காட்டுகிறது. இந்த ஆராய்ச்சியானது கிராபென் பேண்ட் அமைப்பு, இடவியல் மற்றும் கூடுதல் "மேஜிக் ஆங்கிள்" குறைக்கடத்தி அமைப்புகள் மீது மிகுந்த ஆர்வம் மற்றும் தத்துவார்த்த விவாதத்திற்கு வழிவகுத்தது. அசல் கோட்பாட்டு அறிக்கையுடன் ஒப்பிடுகையில், சோதனை ஆராய்ச்சி அரிதானது மற்றும் இப்போதுதான் தொடங்கியுள்ளது. இந்த ஆய்வில், குழு "மேஜிக் ஆங்கிள்" முறுக்கப்பட்ட பைலேயர் கிராபெனின் மீது பரிமாற்ற அளவீடுகளை நடத்தியது, இது தொடர்புடைய இன்சுலேடிங் மற்றும் சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலைகளைக் காட்டுகிறது.

எதிர்பாராத விதமாக சிதைந்த 0.93 ± 0.01 கோணம், இது நிறுவப்பட்ட "மேஜிக் ஆங்கிள்" ஐ விட 15% சிறியது, இது இன்றுவரை மிகச்சிறியதாக அறிவிக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் சூப்பர் கண்டக்டிங் பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது. கிராபெனின் முதல் மைக்ரோஸ்டிரிப்பிற்கு அப்பால், முதன்மையான "மேஜிக் கோணத்தை" விட குறைவான "மேஜிக் ஆங்கிள்" முறுக்கப்பட்ட பைலேயர் கிராபெனில் புதிய தொடர்பு நிலை தோன்றக்கூடும் என்பதை இந்த முடிவுகள் குறிப்பிடுகின்றன. இந்த "மேஜிக் ஹார்ன்" முறுக்கப்பட்ட பைலேயர் கிராபெனின் சாதனங்களை உருவாக்க, குழு "கண்ணீர் மற்றும் அடுக்கு" அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்தியது. அறுகோண போரான் நைட்ரைடு (BN) அடுக்குகளுக்கு இடையே உள்ள அமைப்பு இணைக்கப்பட்டுள்ளது; Cr/Au (குரோமியம்/தங்கம்) விளிம்பு தொடர்புகளுடன் இணைக்கப்பட்ட பல கம்பிகளுடன் ஹால் ராட் வடிவவியலில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. முழு “மேஜிக் ஆங்கிள்” முறுக்கப்பட்ட பைலேயர் கிராபெனின் சாதனம் பின்புற வாயிலாகப் பயன்படுத்தப்படும் கிராபெனின் அடுக்கின் மேல் புனையப்பட்டது.

பம்ப் செய்யப்பட்ட HE4 மற்றும் HE3 கிரையோஸ்டாட்களில் உள்ள சாதனங்களை அளவிட விஞ்ஞானிகள் நிலையான நேரடி மின்னோட்டம் (DC) மற்றும் மாற்று மின்னோட்டம் (AC) பூட்டுதல் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துகின்றனர். சாதனத்தின் நீளமான எதிர்ப்பு (Rxx) மற்றும் நீட்டிக்கப்பட்ட கேட் மின்னழுத்தம் (VG) வரம்பிற்கு இடையிலான உறவை குழு பதிவுசெய்தது மற்றும் காந்தப்புலம் B ஐ 1.7K வெப்பநிலையில் கணக்கிட்டது. சிறிய எலக்ட்ரான்-துளை சமச்சீரற்ற தன்மை "மேஜிக் ஆங்கிள்" முறுக்கப்பட்ட பைலேயர் கிராபெனின் சாதனத்தின் உள்ளார்ந்த சொத்தாகக் காணப்பட்டது. முந்தைய அறிக்கைகளில் கவனித்தபடி, குழு இந்த முடிவுகளைப் பதிவுசெய்தது மற்றும் இதுவரை சூப்பர் கண்டக்டிங் செய்த அறிக்கைகளை விவரித்தது. "மேஜிக் ஆங்கிள்" என்ற சிறப்பியல்பு இரண்டு அடுக்கு கிராபெனின் சாதனத்தின் குறைந்தபட்ச முறுக்கு கோணத்தை திருப்புகிறது. லாண்டவ் விசிறி அட்டவணையை ஒரு நெருக்கமான ஆய்வு மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்கள் சில குறிப்பிடத்தக்க அம்சங்களைப் பெற்றனர்.

எடுத்துக்காட்டாக, பாதி நிரம்பிய உச்சநிலை மற்றும் லாண்டவு மட்டத்தின் இரு மடங்கு சிதைவு ஆகியவை முன்பு கவனிக்கப்பட்ட தருணம் போன்ற காப்பு நிலைகளுடன் ஒத்துப்போகின்றன. தோராயமான சுழல் பள்ளத்தாக்கு SU(4) மற்றும் ஒரு புதிய அரை-துகள் ஃபெர்மி மேற்பரப்பின் உருவாக்கம் ஆகியவற்றின் சமச்சீர்நிலையில் ஒரு இடைவெளியைக் குழு காட்டியது. இருப்பினும், விவரங்களுக்கு இன்னும் விரிவான ஆய்வு தேவைப்படுகிறது. சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டியின் தோற்றமும் காணப்பட்டது, இது முந்தைய ஆய்வுகளைப் போலவே Rxx (நீண்ட எதிர்ப்பு) அதிகரித்தது. குழு பின்னர் சூப்பர் கண்டக்டிங் கட்டத்தின் முக்கியமான வெப்பநிலையை (டிசி) ஆய்வு செய்தது. இந்த மாதிரியில் சூப்பர் கண்டக்டர்களின் உகந்த ஊக்கமருந்துக்கான தரவு எதுவும் பெறப்படவில்லை என்பதால், விஞ்ஞானிகள் 0.5K வரை முக்கியமான வெப்பநிலையைக் கருதினர். இருப்பினும், சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலையிலிருந்து தெளிவான தரவைப் பெறும் வரை இந்த சாதனங்கள் பயனற்றதாகிவிடும். சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலையை மேலும் ஆராய, ஆராய்ச்சியாளர்கள் வெவ்வேறு கேரியர் அடர்த்திகளில் சாதனத்தின் நான்கு முனைய மின்னழுத்த-தற்போதைய (VI) பண்புகளை அளவிட்டனர்.

பெறப்பட்ட எதிர்ப்பானது, ஒரு பெரிய அடர்த்தி வரம்பில் சூப்பர் மின்னோட்டம் காணப்படுவதைக் காட்டுகிறது மற்றும் இணையான காந்தப்புலம் பயன்படுத்தப்படும்போது சூப்பர் மின்னோட்டத்தை அடக்குவதைக் காட்டுகிறது. ஆய்வில் காணப்பட்ட நடத்தை பற்றிய நுண்ணறிவைப் பெற, ஆராய்ச்சியாளர்கள் பிஸ்ட்ரிட்சர்-மெக்டொனால்ட் மாதிரி மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட அளவுருக்களைப் பயன்படுத்தி "மேஜிக் ஆங்கிள்" முறுக்கப்பட்ட பைலேயர் கிராபெனின் சாதனத்தின் மோயர் பேண்ட் கட்டமைப்பைக் கணக்கிட்டனர். "மேஜிக் ஆங்கிள்" கோணத்தின் முந்தைய கணக்கீட்டுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​கணக்கிடப்பட்ட குறைந்த ஆற்றல் மோயர் இசைக்குழு உயர் ஆற்றல் இசைக்குழுவிலிருந்து தனிமைப்படுத்தப்படவில்லை. சாதனத்தின் ட்விஸ்ட் கோணம் மற்ற இடங்களில் கணக்கிடப்பட்ட "மேஜிக் கோணம்" கோணத்தை விட சிறியதாக இருந்தாலும், சாதனமானது முந்தைய ஆய்வுகளுடன் (மோர்ட் இன்சுலேஷன் மற்றும் சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி) வலுவாக தொடர்புடைய ஒரு நிகழ்வைக் கொண்டுள்ளது, இது இயற்பியலாளர்கள் எதிர்பாராதது மற்றும் சாத்தியமானது என்று கண்டறிந்தது.

அதிக அடர்த்தியில் (ஒவ்வொரு ஆற்றலிலும் கிடைக்கும் நிலைகளின் எண்ணிக்கை) நடத்தையை மேலும் மதிப்பீடு செய்த பிறகு, விஞ்ஞானிகளால் கவனிக்கப்பட்ட பண்புகள் புதிதாக வெளிவரும் தொடர்புடைய காப்பு நிலைகளுக்குக் காரணம். எதிர்காலத்தில், இன்சுலேஷனின் ஒற்றைப்படை நிலையைப் புரிந்து கொள்ளவும், அவற்றை குவாண்டம் ஸ்பின் திரவங்களாக வகைப்படுத்த முடியுமா என்பதைத் தீர்மானிக்கவும் மாநிலங்களின் அடர்த்தி (DOS) பற்றிய விரிவான ஆய்வு நடத்தப்படும். இந்த வழியில், விஞ்ஞானிகள் சிறிய திருப்பக் கோணத்துடன் (0.93°) ஒரு முறுக்கப்பட்ட பைலேயர் கிராபெனின் சாதனத்தில் மோக்ஸ் போன்ற இன்சுலேட்டிங் நிலைக்கு அருகில் சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டியைக் கண்டனர். இத்தகைய சிறிய கோணங்களிலும் அதிக அடர்த்தியிலும் கூட, மொய்ரின் பண்புகளில் எலக்ட்ரான் தொடர்புகளின் விளைவு ஒரே மாதிரியாக இருக்கும் என்பதை இந்த ஆய்வு காட்டுகிறது. எதிர்காலத்தில், இன்சுலேடிங் கட்டத்தின் சுழல் பள்ளத்தாக்குகள் ஆய்வு செய்யப்படும், மேலும் ஒரு புதிய சூப்பர் கண்டக்டிங் கட்டம் குறைந்த வெப்பநிலையில் ஆய்வு செய்யப்படும். இந்த நடத்தையின் தோற்றத்தைப் புரிந்துகொள்வதற்கான தத்துவார்த்த முயற்சிகளுடன் பரிசோதனை ஆராய்ச்சி இணைக்கப்படும்.