বিজ্ঞান ও কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানে ‘ম্যাজিক অ্যাঙ্গেল’ নামে পরিচিত টুইস্টেড বাইলেয়ার গ্রাফিন (TBLG)-এর মোহর স্ট্রাইপ এবং ফ্ল্যাট বেল্টের মতো আচরণ বিজ্ঞানীদের ব্যাপক আগ্রহ আকর্ষণ করেছে, যদিও এর অনেক বৈশিষ্ট্য নিয়ে তীব্র বিতর্ক রয়েছে। সায়েন্স প্রোগ্রেস জার্নালে প্রকাশিত একটি নতুন গবেষণায়, যুক্তরাষ্ট্র ও জাপানের পদার্থবিজ্ঞান ও বস্তুবিজ্ঞান বিভাগের এমিলিও কোলেডো এবং বিজ্ঞানীরা টুইস্টেড বাইলেয়ার গ্রাফিনে সুপারকন্ডাক্টিভিটি এবং এর সাদৃশ্য পর্যবেক্ষণ করেছেন। মট ইনসুলেটর অবস্থার টুইস্ট অ্যাঙ্গেল প্রায় ০.৯৩ ডিগ্রি। এই কোণটি পূর্ববর্তী গবেষণায় গণনা করা ‘ম্যাজিক অ্যাঙ্গেল’ (১.১°) থেকে ১৫% ছোট। এই গবেষণাটি দেখায় যে টুইস্টেড বাইলেয়ার গ্রাফিনের ‘ম্যাজিক অ্যাঙ্গেল’ পরিসর পূর্বে প্রত্যাশার চেয়ে বড়।
এই গবেষণাটি কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের প্রয়োগের জন্য টুইস্টেড বাইলেয়ার গ্রাফিনের শক্তিশালী কোয়ান্টাম ঘটনাগুলি উদ্ঘাটনে প্রচুর নতুন তথ্য সরবরাহ করে। পদার্থবিজ্ঞানীরা গ্রাফিনে মোয়ারে এবং ফ্ল্যাট ব্যান্ড তৈরি করার জন্য সংলগ্ন ভ্যান ডার ওয়ালস স্তরগুলির মধ্যে আপেক্ষিক মোচড়ের কোণকে "টুইস্ট্রনিক্স" হিসাবে সংজ্ঞায়িত করেন। এই ধারণাটি দ্বি-মাত্রিক পদার্থের উপর ভিত্তি করে তড়িৎ প্রবাহ অর্জনের জন্য ডিভাইসের বৈশিষ্ট্যগুলিকে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তন এবং কাস্টমাইজ করার একটি নতুন এবং অনন্য পদ্ধতি হয়ে উঠেছে। গবেষকদের অগ্রণী কাজে "টুইস্ট্রনিক্স"-এর অসাধারণ প্রভাবটি উদাহরণস্বরূপ দেখানো হয়েছে, যেখানে দেখানো হয়েছে যে যখন দুটি একক-স্তর গ্রাফিন স্তরকে θ=1.1±0.1° এর একটি "ম্যাজিক অ্যাঙ্গেল" মোচড়ের কোণে স্তূপ করা হয়, তখন একটি খুব ফ্ল্যাট ব্যান্ড আবির্ভূত হয়।
এই গবেষণায়, টুইস্টেড বাইলেয়ার গ্রাফিন (TBLG)-এর সুপারল্যাটিসের প্রথম মাইক্রোস্ট্রিপ (কাঠামোগত বৈশিষ্ট্য)-এর "ম্যাজিক অ্যাঙ্গেল"-এ অবস্থিত ইনসুলেটিং দশাটি আংশিকভাবে পূর্ণ ছিল। গবেষক দল নির্ধারণ করেছেন যে এটি একটি মট ইনসুলেটর (সুপারকন্ডাক্টিং বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন একটি ইনসুলেটর) যা সামান্য উচ্চ এবং নিম্ন ডোপিং স্তরে সুপারকন্ডাক্টিভিটি প্রদর্শন করে। দশা চিত্রটি সুপারকন্ডাক্টিং ট্রানজিশন তাপমাত্রা (Tc) এবং ফার্মি তাপমাত্রা (Tf)-এর মধ্যে উচ্চ তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টরটি প্রদর্শন করে। এই গবেষণাটি গ্রাফিনের ব্যান্ড কাঠামো, টপোলজি এবং অতিরিক্ত "ম্যাজিক অ্যাঙ্গেল" সেমিকন্ডাক্টর সিস্টেমের উপর ব্যাপক আগ্রহ এবং তাত্ত্বিক বিতর্কের জন্ম দিয়েছে। মূল তাত্ত্বিক প্রতিবেদনের তুলনায়, পরীক্ষামূলক গবেষণা বিরল এবং সবেমাত্র শুরু হয়েছে। এই গবেষণায়, দলটি "ম্যাজিক অ্যাঙ্গেল" টুইস্টেড বাইলেয়ার গ্রাফিনের উপর ট্রান্সমিশন পরিমাপ পরিচালনা করে প্রাসঙ্গিক ইনসুলেটিং এবং সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থাগুলো প্রদর্শন করেছে।
০.৯৩ ± ০.০১-এর একটি অপ্রত্যাশিতভাবে বিকৃত কোণ, যা প্রতিষ্ঠিত “ম্যাজিক অ্যাঙ্গেল”-এর চেয়ে ১৫% ছোট, এখন পর্যন্ত রিপোর্ট করা ক্ষুদ্রতম কোণ এবং এটি সুপারকন্ডাক্টিং বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে। এই ফলাফলগুলি ইঙ্গিত দেয় যে নতুন কোরিলেশন স্টেটটি “ম্যাজিক অ্যাঙ্গেল” টুইস্টেড বাইলেয়ার গ্রাফিনে, প্রাথমিক “ম্যাজিক অ্যাঙ্গেল”-এর চেয়ে নিচে, গ্রাফিনের প্রথম মাইক্রোস্ট্রিপের বাইরে আবির্ভূত হতে পারে। এই “ম্যাজিক হর্ন” টুইস্টেড বাইলেয়ার গ্রাফিন ডিভাইসগুলি তৈরি করতে, দলটি একটি “টিয়ার অ্যান্ড স্ট্যাক” পদ্ধতি ব্যবহার করেছে। হেক্সাগোনাল বোরন নাইট্রাইড (BN) স্তরগুলির মধ্যবর্তী কাঠামোটিকে এনক্যাপসুলেট করা হয়; এটিকে একটি হল রড জ্যামিতিতে প্যাটার্ন করা হয় যেখানে একাধিক তার Cr/Au (ক্রোমিয়াম/গোল্ড) এজ কন্ট্যাক্টের সাথে যুক্ত থাকে। সম্পূর্ণ “ম্যাজিক অ্যাঙ্গেল” টুইস্টেড বাইলেয়ার গ্রাফিন ডিভাইসটি ব্যাক গেট হিসাবে ব্যবহৃত গ্রাফিন স্তরের উপরে তৈরি করা হয়েছিল।
বিজ্ঞানীরা পাম্পড HE4 এবং HE3 ক্রায়োস্ট্যাটে থাকা ডিভাইসগুলো পরিমাপ করার জন্য স্ট্যান্ডার্ড ডাইরেক্ট কারেন্ট (DC) এবং অল্টারনেটিং কারেন্ট (AC) লকিং কৌশল ব্যবহার করেন। দলটি ডিভাইসটির অনুদৈর্ঘ্য রোধ (Rxx) এবং বর্ধিত গেট ভোল্টেজ (VG) পরিসরের মধ্যে সম্পর্ক নথিভুক্ত করে এবং ১.৭ কেলভিন তাপমাত্রায় চৌম্বক ক্ষেত্র B গণনা করে। ক্ষুদ্র ইলেকট্রন-হোল অপ্রতিসাম্যকে “ম্যাজিক অ্যাঙ্গেল” টুইস্টেড বাইলেয়ার গ্রাফিন ডিভাইসের একটি সহজাত বৈশিষ্ট্য হিসেবে পর্যবেক্ষণ করা হয়। পূর্ববর্তী প্রতিবেদনগুলোর মতোই, দলটি এই ফলাফলগুলো নথিভুক্ত করে এবং এখন পর্যন্ত সুপারকন্ডাক্টিং হিসেবে বিবেচিত প্রতিবেদনগুলোর বিস্তারিত বিবরণ দেয়। এই বৈশিষ্ট্যসূচক “ম্যাজিক অ্যাঙ্গেল” বাইলেয়ার গ্রাফিন ডিভাইসটির সর্বনিম্ন টর্শন অ্যাঙ্গেলকে মোচড় দেয়। ল্যান্ডাউ ফ্যান চার্টটি আরও নিবিড়ভাবে পরীক্ষা করে গবেষকরা কিছু উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য লাভ করেন।
উদাহরণস্বরূপ, হাফ ফিল-এর শীর্ষবিন্দু এবং ল্যান্ডাউ স্তরের দ্বি-গুণ অবক্ষয় পূর্বে পর্যবেক্ষণ করা মোমেন্ট-সদৃশ ইনসুলেশন অবস্থার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। দলটি আনুমানিক স্পিন ভ্যালি SU(4)-এর প্রতিসাম্যে একটি ভাঙ্গন এবং একটি নতুন কোয়াসি-পার্টিকেল ফার্মি পৃষ্ঠের গঠন দেখিয়েছে। তবে, এর বিশদ বিবরণের জন্য আরও বিস্তারিত পরিদর্শনের প্রয়োজন। সুপারকন্ডাক্টিভিটির আবির্ভাবও পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল, যা পূর্ববর্তী গবেষণার মতোই Rxx (অনুদৈর্ঘ্য রোধ) বৃদ্ধি করেছিল। এরপর দলটি সুপারকন্ডাক্টিং দশার সংকট তাপমাত্রা (Tc) পরীক্ষা করে। যেহেতু এই নমুনায় সুপারকন্ডাক্টরের সর্বোত্তম ডোপিং-এর জন্য কোনো ডেটা পাওয়া যায়নি, তাই বিজ্ঞানীরা 0.5K পর্যন্ত একটি সংকট তাপমাত্রা অনুমান করেছেন। তবে, সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থা থেকে স্পষ্ট ডেটা সংগ্রহ করতে না পারা পর্যন্ত এই ডিভাইসগুলো অকার্যকর হয়ে পড়ে। সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থা আরও তদন্ত করার জন্য, গবেষকরা বিভিন্ন ক্যারিয়ার ঘনত্বে ডিভাইসটির ফোর-টার্মিনাল ভোল্টেজ-কারেন্ট (VI) বৈশিষ্ট্য পরিমাপ করেছেন।
প্রাপ্ত রোধ থেকে দেখা যায় যে, একটি বৃহত্তর ঘনত্ব পরিসরে সুপারকারেন্ট পরিলক্ষিত হয় এবং সমান্তরাল চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ করা হলে সুপারকারেন্টের দমন ঘটে। গবেষণায় পরিলক্ষিত আচরণ সম্পর্কে অন্তর্দৃষ্টি লাভের জন্য, গবেষকরা বিস্ট্রিটজার-ম্যাকডোনাল্ড মডেল এবং উন্নত প্যারামিটার ব্যবহার করে “ম্যাজিক অ্যাঙ্গেল” টুইস্টেড বাইলেয়ার গ্রাফিন ডিভাইসের মোয়ার ব্যান্ড কাঠামো গণনা করেছেন। “ম্যাজিক অ্যাঙ্গেল” কোণের পূর্ববর্তী গণনার তুলনায়, গণনাকৃত নিম্ন শক্তির মোয়ার ব্যান্ড উচ্চ শক্তির ব্যান্ড থেকে বিচ্ছিন্ন নয়। যদিও ডিভাইসটির টুইস্ট কোণ অন্যত্র গণনাকৃত “ম্যাজিক অ্যাঙ্গেল” কোণের চেয়ে ছোট, ডিভাইসটিতে এমন একটি ঘটনা রয়েছে যা পূর্ববর্তী গবেষণার (মর্ট ইনসুলেশন এবং সুপারকন্ডাক্টিভিটি) সাথে দৃঢ়ভাবে সম্পর্কিত, যা পদার্থবিজ্ঞানীদের কাছে অপ্রত্যাশিত এবং সম্ভবপর বলে মনে হয়েছে।
উচ্চ ঘনত্বে (প্রতিটি শক্তিতে উপলব্ধ অবস্থার সংখ্যা) আচরণটি আরও মূল্যায়ন করার পর, বিজ্ঞানীরা পর্যবেক্ষণ করা বৈশিষ্ট্যগুলিকে নতুন উদ্ভূত সংশ্লিষ্ট ইনসুলেশন অবস্থার জন্য দায়ী করেছেন। ভবিষ্যতে, ইনসুলেশনের এই অদ্ভুত অবস্থাটি বোঝার জন্য এবং সেগুলিকে কোয়ান্টাম স্পিন লিকুইড হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা যায় কিনা তা নির্ধারণ করার জন্য ডেনসিটি অফ স্টেটস (DOS)-এর উপর আরও বিশদ গবেষণা করা হবে। এইভাবে, বিজ্ঞানীরা একটি ছোট টুইস্ট কোণ (০.৯৩°) সহ একটি টুইস্টেড বাইলেয়ার গ্রাফিন ডিভাইসে মক্স-সদৃশ ইনসুলেটিং অবস্থার কাছাকাছি সুপারকন্ডাক্টিভিটি পর্যবেক্ষণ করেছেন। এই গবেষণাটি দেখায় যে এত ছোট কোণ এবং উচ্চ ঘনত্বেও, মোয়ারের বৈশিষ্ট্যের উপর ইলেকট্রন কোরিলেশনের প্রভাব একই থাকে। ভবিষ্যতে, ইনসুলেটিং দশার স্পিন ভ্যালিগুলি অধ্যয়ন করা হবে এবং নিম্ন তাপমাত্রায় একটি নতুন সুপারকন্ডাক্টিং দশা নিয়ে গবেষণা করা হবে। এই আচরণের উৎস বোঝার জন্য পরীক্ষামূলক গবেষণার সাথে তাত্ত্বিক প্রচেষ্টাকে একত্রিত করা হবে।
পোস্ট করার সময়: ০৮-অক্টোবর-২০১৯