Iwa ti awọn ṣiṣan Mohr ati awọn beliti alapin ni imọ-jinlẹ ti imọ-jinlẹ ati fisiksi kuatomu ti a pe ni “Magic Angle” twisted bilayer graphene (TBLG) ti fa iwulo nla lati ọdọ awọn onimọ-jinlẹ, botilẹjẹpe ọpọlọpọ awọn ohun-ini koju ariyanjiyan kikan. Ninu iwadi tuntun ti a tẹjade ninu iwe akọọlẹ Ilọsiwaju Imọ-jinlẹ, Emilio Colledo ati awọn onimo ijinlẹ sayensi ni Sakaani ti Fisiksi ati Imọ-ẹrọ Ohun elo ni Amẹrika ati Japan ṣe akiyesi superconductivity ati afiwera ni graphene bilayer ti o ni ayidayida. Ipinle insulator Mott ni igun lilọ ti o to iwọn 0.93. Igun yii jẹ 15% kere ju “igun idan” (1.1°) ti a ṣe iṣiro ninu iwadi iṣaaju. Iwadi yii fihan pe "igun idan" ibiti o ti yiyi bilayer graphene tobi ju ti a ti ṣe yẹ lọ tẹlẹ.
Iwadi yii n pese alaye pupọ ti alaye tuntun fun ṣiṣafihan awọn iyalẹnu kuatomu ti o lagbara ni graphene bilayer alayipo fun awọn ohun elo ni fisiksi kuatomu. Awọn onimọ-jinlẹ ṣalaye “Twistronics” gẹgẹbi igun iyipo ibatan laarin awọn fẹlẹfẹlẹ van der Waals nitosi lati ṣe agbejade moiré ati awọn ẹgbẹ alapin ni graphene. Erongba yii ti di ọna tuntun ati alailẹgbẹ fun iyipada pataki ati isọdi awọn ohun-ini ẹrọ ti o da lori awọn ohun elo onisẹpo meji lati ṣaṣeyọri ṣiṣan lọwọlọwọ. Ipa iyalẹnu ti “Twistronics” ni a ṣe apẹẹrẹ ninu iṣẹ aṣaaju-ọna ti awọn oniwadi, ti n ṣe afihan pe nigbati awọn ipele graphene fẹlẹfẹlẹ meji kan ti wa ni tolera ni “igun idan” ti igun θ=1.1± 0.1 °, ẹgbẹ alapin pupọ han. .
Ninu iwadi yii, ninu bilayer graphene ti yiyi (TBLG), ipele idabobo ti microstrip akọkọ (ẹya igbekale) ti superlattice ni “igun idan” jẹ ologbele-kún. Ẹgbẹ iwadii pinnu pe eyi jẹ insulator Mott kan (idabobo pẹlu awọn ohun-ini to gaju) ti o ṣe afihan aiṣedeede ni awọn ipele doping diẹ ti o ga ati kekere. Aworan atọka alakoso fihan superconductor otutu ti o ga laarin iwọn otutu iyipada superconducting (Tc) ati iwọn otutu Fermi (Tf). Iwadi yii yori si iwulo nla ati ariyanjiyan imọ-jinlẹ lori eto ẹgbẹ ẹgbẹ graphene, topology ati afikun awọn eto semikondokito “Angle Magic”. Ti a ṣe afiwe pẹlu ijabọ imọ-jinlẹ atilẹba, iwadii esiperimenta ṣọwọn ati pe o ṣẹṣẹ bẹrẹ. Ninu iwadi yii, ẹgbẹ naa ṣe awọn wiwọn gbigbe lori “igun idan” yiyi bilayer graphene ti n ṣafihan awọn idabobo ti o yẹ ati awọn ipinlẹ superconducting.
Igun airotẹlẹ airotẹlẹ ti 0.93 ± 0.01, eyiti o jẹ 15% kere ju “Igun Magic” ti iṣeto, tun jẹ iroyin ti o kere julọ titi di oni ati ṣafihan awọn ohun-ini ti o gaju. Awọn abajade wọnyi tọkasi pe ipo ibamu tuntun le han ni “Angle Magic” ti o ni iyipo bilayer graphene, kekere ju “igun idan” akọkọ lọ, ni ikọja microstrip akọkọ ti graphene. Lati kọ awọn ẹrọ “iwo idan” yiyi awọn ẹrọ graphene bilayer, ẹgbẹ naa lo ọna “yiya ati akopọ”. Awọn ọna ti o wa laarin awọn hexagonal boron nitride (BN) awọn ipele ti wa ni fifẹ; ti a ṣe apẹrẹ sinu geometry opa Hall pẹlu awọn okun onirin pupọ pọ si Cr/Au (chromium/goolu) awọn olubasọrọ eti. Gbogbo ẹrọ graphene alayidi ti “Igun Magic” ni a ṣe lori oke ti Layer graphene ti a lo bi ẹnu-ọna ẹhin.
Awọn onimo ijinlẹ sayensi lo lọwọlọwọ lọwọlọwọ taara (DC) ati alternating current (AC) awọn ilana titiipa lati wiwọn awọn ẹrọ ni fifa HE4 ati HE3 cryostats. Ẹgbẹ naa ṣe igbasilẹ ibatan laarin resistance gigun gigun ti ẹrọ (Rxx) ati iwọn foliteji ẹnu-ọna ti o gbooro (VG) ati ṣe iṣiro aaye oofa B ni iwọn otutu ti 1.7K. Asymmetry iho elekitironi kekere ni a ṣe akiyesi lati jẹ ohun-ini atorunwa ti “Igun Magic” ẹrọ graphene alayidi bilayer. Gẹgẹbi a ti ṣe akiyesi ni awọn ijabọ iṣaaju, ẹgbẹ naa ṣe igbasilẹ awọn abajade wọnyi ati ṣe alaye awọn ijabọ ti o ti ni ilọsiwaju pupọ titi di isisiyi. Iwa ti iwa “Igun idan” yi igun torsion ti o kere ju ti ẹrọ graphene bilayer. Pẹlu idanwo isunmọ ti iwe apẹrẹ alafẹfẹ Landau, awọn oniwadi gba diẹ ninu awọn ẹya akiyesi.
Fun apẹẹrẹ, awọn tente oke ni idaji kun ati awọn meji-agbo degeneracy ti Landau ipele wa ni ibamu pẹlu awọn tẹlẹ woye Akoko-bi idabobo ipinle. Ẹgbẹ naa ṣe afihan isinmi kan ni isunmọ ti afonifoji alayipo isunmọ SU(4) ati didasilẹ ti ilẹ tuntun kinni-patiku Fermi. Sibẹsibẹ, awọn alaye nilo ayewo alaye diẹ sii. Ifarahan ti superconductivity ni a tun ṣe akiyesi, eyiti o pọ si Rxx (resistance gigun), iru si awọn ẹkọ iṣaaju. Ẹgbẹ naa ṣe ayẹwo iwọn otutu to ṣe pataki (Tc) ti ipele iṣakoso superconducting. Niwọn igba ti ko si data ti o gba fun doping ti o dara julọ ti superconductors ninu ayẹwo yii, awọn onimo ijinlẹ sayensi gba iwọn otutu to ṣe pataki ti o to 0.5K. Bibẹẹkọ, awọn ẹrọ wọnyi di ailagbara titi ti wọn yoo fi ni anfani lati gba data ti o han gbangba lati ipo iṣakoso superconducting. Lati ṣe iwadii siwaju si ipo iṣakoso superconducting, awọn oniwadi ṣe iwọn awọn abuda foliteji-lọwọlọwọ (VI) mẹrin ti ẹrọ ni awọn iwuwo gbigbe ti o yatọ.
Atako ti o gba fihan pe lọwọlọwọ Super ni a ṣe akiyesi lori iwọn iwuwo nla ati ṣafihan idinku ti lọwọlọwọ Super nigbati aaye oofa ti o jọra ti lo. Lati ni oye si ihuwasi ti a ṣe akiyesi ninu iwadi naa, awọn oniwadi ṣe iṣiro ọna kika ẹgbẹ Moir ti “Magic Angle” ẹrọ graphene ti o ni ayidayida bilayer graphene nipa lilo awoṣe Bistritzer-MacDonald ati awọn paramita ilọsiwaju. Ti a ṣe afiwe si iṣiro iṣaaju ti igun “Igun Idan”, iṣiro kekere agbara Moire band ko ni iyasọtọ lati ẹgbẹ agbara giga. Botilẹjẹpe igun yiyi ti ẹrọ naa kere ju igun “idan” ti a ṣe iṣiro si ibomiiran, ẹrọ naa ni iyalẹnu ti o ni ibatan pupọ si awọn iwadii iṣaaju (Idabobo Mort ati superconductivity), eyiti awọn onimọ-jinlẹ rii pe o jẹ airotẹlẹ ati pe o ṣeeṣe.
Lẹhin igbelewọn siwaju ihuwasi ni awọn iwuwo nla (nọmba awọn ipinlẹ ti o wa lori agbara kọọkan), awọn abuda ti a ṣe akiyesi nipasẹ awọn onimọ-jinlẹ ni a da si awọn ipinlẹ idabobo ti o ni ibatan tuntun ti n yọ jade. Ni ọjọ iwaju, iwadii alaye diẹ sii ti iwuwo ti awọn ipinlẹ (DOS) ni yoo ṣe lati loye ipo idabobo ti ko dara ati lati pinnu boya wọn le ṣe ipin bi awọn olomi alayipo kuatomu. Ni ọna yii, awọn onimo ijinlẹ sayensi ṣe akiyesi superconductivity nitosi ipo idabobo Mox ni ẹrọ graphene bilayer alayipo pẹlu igun lilọ kekere kan (0.93°). Iwadi yii fihan pe paapaa ni iru awọn igun kekere ati awọn iwuwo giga, ipa ti ibamu elekitironi lori awọn ohun-ini ti moiré jẹ kanna. Ni ọjọ iwaju, awọn afonifoji alayipo ti ipele idabobo yoo ṣe iwadi, ati pe ipele superconducting tuntun yoo ṣe iwadi ni iwọn otutu kekere. Iwadi esiperimenta yoo ni idapo pẹlu awọn igbiyanju imọ-jinlẹ lati ni oye ipilẹṣẹ ihuwasi yii.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹwa-08-2019