U cumpurtamentu di e strisce di Mohr è di e cinture piatte in a scienza di a scienza è a fisica quantica chjamata grafene bistratu ritortu "Magic Angle" (TBLG) hà suscitatu un grande interessu da i scientifichi, ancu s'è parechje proprietà sò oggetto di dibattiti accesi. In un novu studiu publicatu in a rivista Science Progress, Emilio Colledo è i scientifichi di u Dipartimentu di Fisica è Scienza di i Materiali in i Stati Uniti è in Giappone anu osservatu a superconduttività è l'analogia in u grafene bistratu ritortu. U statu isolante Mott hà un angulu di torsione di circa 0,93 gradi. Questu angulu hè 15% più chjucu di l'angulu "magicu" (1,1°) calculatu in u studiu precedente. Questu studiu mostra chì a gamma di "l'angulu magicu" di u grafene bistratu ritortu hè più grande di ciò chì era previstu prima.
Stu studiu furnisce una ricchezza di nuove informazioni per decifrà i forti fenomeni quantichi in u grafene à doppiu stratu ritortu per applicazioni in fisica quantica. I fisici definiscenu a "Twistronica" cum'è l'angulu di torsione relativu trà i strati di van der Waals adiacenti per pruduce bande moiré è piatte in u grafene. Stu cuncettu hè diventatu un metudu novu è unicu per cambià è persunalizà significativamente e proprietà di i dispositivi basati nantu à materiali bidimensionali per ottene un flussu di corrente. L'effettu rimarchevule di a "Twistronica" hè statu esemplificatu in u travagliu pionieristicu di i circadori, dimustrendu chì quandu dui strati di grafene à un solu stratu sò impilati à un angulu di torsione "àngulu magicu" di θ = 1,1 ± 0,1°, appare una banda assai piatta.
In questu studiu, in u grafene bistratu ritortu (TBLG), a fase isolante di a prima microstriscia (caratteristica strutturale) di a superrete à l'"angulu magicu" era semi-riempita. A squadra di ricerca hà determinatu chì questu hè un isolante Mott (un isolante cù proprietà superconduttrici) chì presenta superconduttività à livelli di doping ligeramente più alti è più bassi. U diagramma di fase mostra u superconduttore à alta temperatura trà a temperatura di transizione superconduttrice (Tc) è a temperatura di Fermi (Tf). Sta ricerca hà purtatu à un grande interessu è à un dibattitu teoricu nantu à a struttura di a banda di grafene, a topologia è i sistemi semiconduttori "Magic Angle" supplementari. In paragone cù u rapportu teoricu originale, a ricerca sperimentale hè rara è hè appena cuminciata. In questu studiu, a squadra hà realizatu misurazioni di trasmissione nantu à u grafene bistratu ritortu "àngulu magicu" mustrendu i stati isolanti è superconduttivi pertinenti.
Un angulu inaspettatamente distorto di 0,93 ± 0,01, chì hè 15% più chjucu di u "Magic Angle" stabilitu, hè ancu u più chjucu signalatu finu à oghje è presenta proprietà superconduttrici. Quessi risultati indicanu chì u novu statu di currelazione pò cumparisce in u grafene bistratu ritorto "Magic Angle", più bassu di l'"angulu magicu" primariu, oltre a prima microstriscia di grafene. Per custruisce questi dispositivi di grafene bistratu ritorto "corno magicu", a squadra hà utilizatu un approcciu "strappa è impila". A struttura trà i strati esagonali di nitruro di boru (BN) hè incapsulata; modellata in una geometria di barra Hall cù più fili accoppiati à cuntatti di bordu Cr/Au (cromu/oru). Tuttu u dispusitivu di grafene bistratu ritorto "Magic Angle" hè statu fabbricatu sopra u stratu di grafene utilizatu cum'è porta posteriore.
I scientifichi utilizanu tecniche standard di bloccu à corrente continua (DC) è à corrente alternata (AC) per misurà i dispusitivi in criostati HE4 è HE3 pompati. A squadra hà registratu a relazione trà a resistenza longitudinale di u dispusitivu (Rxx) è a gamma di tensione di porta estesa (VG) è hà calculatu u campu magneticu B à una temperatura di 1,7 K. Una piccula asimmetria elettrone-lacuna hè stata osservata cum'è una pruprietà inerente di u dispusitivu di grafene bistratu ritortu "Magic Angle". Cum'è osservatu in rapporti precedenti, a squadra hà registratu questi risultati è hà dettagliatu i rapporti chì sò stati superconduttori finu à avà. A caratteristica "Magic Angle" torce l'angulu di torsione minimu di u dispusitivu di grafene bistratu. Cù un esame più vicinu di u graficu à ventaglio di Landau, i circadori anu ottenutu alcune caratteristiche notevuli.
Per esempiu, u piccu à metà riempimentu è a degenerazione doppia di u livellu di Landau sò coerenti cù i stati d'isolamentu simili à u mumentu osservati prima. A squadra hà mostratu una rottura in a simmetria di a valle di spin apprussimativa SU(4) è a furmazione di una nova superficia di Fermi quasi-particella. Tuttavia, i dettagli richiedenu un'ispezione più dettagliata. Hè stata ancu osservata l'apparizione di superconduttività, chì hà aumentatu Rxx (resistenza longitudinale), simile à studii precedenti. A squadra hà tandu esaminatu a temperatura critica (Tc) di a fase superconduttrice. Siccomu ùn sò stati ottenuti dati per u dopaggio ottimale di i superconduttori in questu campione, i scientifichi anu assuntu una temperatura critica finu à 0,5K. Tuttavia, questi dispositivi diventanu inefficaci finu à chì ùn sò capaci di ottene dati chjari da u statu superconduttore. Per investigà ulteriormente u statu superconduttore, i circadori anu misuratu e caratteristiche di tensione-corrente (VI) à quattru terminali di u dispositivu à diverse densità di purtatori.
A resistenza ottenuta mostra chì a supercorrente hè osservata annantu à un intervallu di densità più grande è mostra a soppressione di a supercorrente quandu un campu magneticu parallelu hè applicatu. Per ottene informazioni nantu à u cumpurtamentu osservatu in u studiu, i circadori anu calculatu a struttura di a banda Moir di u dispusitivu di grafene bistratu ritortu "Magic Angle" utilizendu u mudellu Bistritzer-MacDonald è parametri migliorati. In paragone cù u calculu precedente di l'angulu "Magic Angle", a banda Moir di bassa energia calculata ùn hè micca isolata da a banda di alta energia. Ancu s'è l'angulu di torsione di u dispusitivu hè più chjucu di l'angulu "magic angle" calculatu in altrò, u dispusitivu hà un fenomenu chì hè fortemente ligatu à studii precedenti (isolamentu di Mort è superconduttività), chì i fisici anu trovu inaspettatu è fattibile.
Dopu avè valutatu ulteriormente u cumpurtamentu à grande densità (u numeru di stati dispunibili per ogni energia), e caratteristiche osservate da i scientifichi sò attribuite à i stati d'isolamentu assuciati emergenti. In u futuru, serà realizatu un studiu più dettagliatu di a densità di stati (DOS) per capisce u statu stranu di l'isolamentu è per determinà s'elli ponu esse classificati cum'è liquidi di spin quanticu. In questu modu, i scientifichi anu osservatu a superconduttività vicinu à u statu isolante di tipu Mox in un dispositivu di grafene bistratu ritorto cù un picculu angulu di torsione (0,93°). Questu studiu mostra chì ancu à anguli cusì chjuchi è alte densità, l'effettu di a currelazione elettronica nantu à e proprietà di u moiré hè u listessu. In u futuru, e valli di spin di a fase isolante saranu studiate, è una nova fase superconduttrice serà studiata à una temperatura più bassa. A ricerca sperimentale serà cumminata cù sforzi teorichi per capisce l'origine di questu cumpurtamentu.
Data di publicazione: 8 ottobre 2019