Tá spéis mhór ag eolaithe in iompar stríoca Mohr agus criosanna cothroma san eolaíocht agus sa fhisic chandamach ar a dtugtar graifín déchiseal casta “Uillinn Draíochta” (TBLG), cé go bhfuil díospóireacht theasaí faoi go leor airíonna. I staidéar nua a foilsíodh san iris Science Progress, bhreathnaigh Emilio Colledo agus eolaithe i Roinn na Fisice agus na hEolaíochta Ábhar sna Stáit Aontaithe agus sa tSeapáin ar fhorsheoltacht agus ar analaí i ngraifín déchiseal casta. Tá uillinn casta de thart ar 0.93 céim ag staid an inslitheora Mott. Tá an uillinn seo 15% níos lú ná an uillinn “uillinn draíochta” (1.1°) a ríomhadh sa staidéar roimhe seo. Léiríonn an staidéar seo go bhfuil raon “uillinn draíochta” an ghraifín déchiseal casta níos mó ná mar a bhíothas ag súil leis roimhe seo.
Cuireann an staidéar seo réimse leathan faisnéise nua ar fáil chun na feiniméin chandamacha láidre i ngraifín déchiseal casta a dhíchódú le haghaidh feidhmeanna san fhisic chandamach. Sainmhíníonn fisicithe “Twistronics” mar an uillinn casta coibhneasta idir sraitheanna van der Waals cóngaracha chun bandaí moiré agus cothroma a tháirgeadh i ngraifín. Tá an coincheap seo ina mhodh nua agus uathúil chun airíonna gléasanna a athrú agus a shaincheapadh go suntasach bunaithe ar ábhair dhéthoiseacha chun sreabhadh reatha a bhaint amach. Léiríodh éifeacht iontach “Twistronics” in obair cheannródaíoch na dtaighdeoirí, rud a léirigh nuair a chruachtar dhá shraith graifín aonchiseal ag uillinn casta “uillinn draíochta” de θ=1.1±0.1°, go bhfeictear banda an-chothrom.
Sa staidéar seo, sa ghraifín déchiseal casta (TBLG), bhí céim inslithe an chéad mhicristialla (gné struchtúrach) den sárlaitís ag an “uillinn draíochta” leathlíonta. Chinn an fhoireann taighde gur inslitheoir Mott é seo (inslitheoir le hairíonna forsheoltacha) a léiríonn forsheoltacht ag leibhéil dópála beagán níos airde agus níos ísle. Taispeánann an léaráid chéime an forsheoltóir ardteochta idir an teocht trasdulta forsheoltacha (Tc) agus an teocht Fermi (Tf). Mar thoradh ar an taighde seo, spreag sé spéis mhór agus díospóireacht theoiriciúil ar struchtúr banda graifíne, toipeolaíocht agus córais leathsheoltóra breise “Uillinn Draíochta”. I gcomparáid leis an tuarascáil theoiriciúil bhunaidh, is annamh a bhíonn taighde turgnamhach agus níl tús curtha leis ach anois. Sa staidéar seo, rinne an fhoireann tomhais tarchuir ar an ngraifín déchiseal casta “uillinn draíochta” ag taispeáint na staideanna inslithe agus forsheoltacha ábhartha.
Is í uillinn shaobtha gan choinne de 0.93 ± 0.01, atá 15% níos lú ná an “Uillinn Draíochta” atá bunaithe, an ceann is lú a tuairiscíodh go dtí seo freisin agus taispeánann sí airíonna forsheoltacha. Léiríonn na torthaí seo gur féidir leis an staid chomhghaolmhaireachta nua teacht chun cinn sa ghraiféin déchiseal casta “Uillinn Draíochta”, níos ísle ná an phríomh-“uillinn draíochta”, thar an gcéad mhicristiall ghraiféine. Chun na gléasanna graiféine déchiseal casta “adharc draíochta” seo a thógáil, bhain an fhoireann úsáid as cur chuige “stróic agus cruach”. Tá an struchtúr idir na sraitheanna níotráit bóróin heicseagánacha (BN) i gcapsúl; patrúnaithe i ngeoiméadracht slat Halla le sreanga iolracha cúpláilte le teagmhálacha imeall Cr/Au (cróimiam/ór). Rinneadh an gléas graiféine déchiseal casta “Uillinn Draíochta” iomlán a mhonarú ar bharr na sraithe graiféine a úsáideadh mar an geata cúil.
Úsáideann eolaithe teicnící glasála caighdeánacha srutha dhírigh (DC) agus srutha ailtéarnaigh (AC) chun gléasanna i gcriostáit phumpáilte HE4 agus HE3 a thomhas. Thaifead an fhoireann an gaol idir friotaíocht fhadtéarmach (Rxx) na feiste agus an raon voltais geata leathnaithe (VG) agus ríomh siad an réimse maighnéadach B ag teocht 1.7K. Breathnaíodh gur airí dhúchasach den fheiste graiféin déchiseal casta “Uillinn Draíochta” í an neamhshiméadracht bheag leictreon-phoill. Mar a breathnaíodh i dtuarascálacha roimhe seo, thaifead an fhoireann na torthaí seo agus mhionsonraigh siad na tuarascálacha a bhí sársheoltach go dtí seo. Casann an tréith “Uillinn Draíochta” an uillinn chasadh íosta den fheiste graiféin déchiseal. Le scrúdú níos dlúithe ar chairt lucht leanúna Landau, fuair na taighdeoirí roinnt gnéithe suntasacha.
Mar shampla, tá an buaic ag leath-líonadh agus an díghiniúint dhúbailte ar leibhéal Landau comhsheasmhach leis na stáit inslithe Nóiméad-chosúil a breathnaíodh roimhe seo. Léirigh an fhoireann briseadh i siméadracht ghleann sníomha garbh SU(4) agus foirmiú dromchla nua cuasi-cháithníní Fermi. Mar sin féin, éilíonn na sonraí iniúchadh níos mine. Breathnaíodh cuma forsheoltachta freisin, rud a mhéadaigh Rxx (friotaíocht fhadtéarmach), cosúil le staidéir roimhe seo. Ansin scrúdaigh an fhoireann an teocht chriticiúil (Tc) den chéim fhorsheoltachta. Ós rud é nach bhfuarthas aon sonraí maidir le dópáil is fearr forsheoltóirí sa sampla seo, ghlac na heolaithe le teocht chriticiúil suas le 0.5K. Mar sin féin, ní bhíonn na gléasanna seo éifeachtach go dtí go mbeidh siad in ann sonraí soiléire a fháil ón stát forsheoltachta. Chun an stát forsheoltachta a imscrúdú tuilleadh, thomhais na taighdeoirí tréithe voltais-srutha (VI) ceithre chríochfoirt na feiste ag dlúis iompróra éagsúla.
Léiríonn an fhriotaíocht a fuarthas go bhfeictear sár-shruth thar raon dlúis níos mó agus go dtugann sé faoi chois an tsár-shrutha nuair a chuirtear réimse maighnéadach comhthreomhar i bhfeidhm. Chun léargas a fháil ar an iompar a breathnaíodh sa staidéar, ríomh na taighdeoirí struchtúr banda Moir an fheiste graiféine déchiseal casta “Uillinn Draíochta” ag baint úsáide as samhail Bistritzer-MacDonald agus paraiméadair fheabhsaithe. I gcomparáid leis an ríomh roimhe seo ar uillinn “Uillinn Draíochta”, níl an banda Moire ísealfhuinnimh ríofa scartha ón mbanda ardfhuinnimh. Cé go bhfuil uillinn casta an fheiste níos lú ná uillinn an “uillinn draíochta” a ríomhadh in áit eile, tá feiniméan ag an bhfeiste a bhfuil dlúthbhaint aige le staidéir roimhe seo (insliú Mort agus sársheoltacht), rud a fuair fisicithe a bheith gan choinne agus indéanta.
Tar éis tuilleadh meastóireachta a dhéanamh ar an iompar ag dlúis mhóra (líon na stát atá ar fáil ar gach fuinneamh), cuirtear na tréithe a bhreathnaigh na heolaithe i leith na stát inslithe gaolmhara atá ag teacht chun cinn le déanaí. Amach anseo, déanfar staidéar níos mine ar dhlús stát (DOS) chun staid corr an inslithe a thuiscint agus chun a chinneadh an féidir iad a aicmiú mar leachtanna sníomha chandamacha. Ar an mbealach seo, bhreathnaigh eolaithe forsheoltacht gar don staid inslithe cosúil le Mox i bhfeiste graiféin déchiseal casta le huillinn chasta bheag (0.93°). Léiríonn an staidéar seo, fiú ag uillinneacha beaga agus dlúis arda den sórt sin, go bhfuil éifeacht chomhghaol leictreon ar airíonna moiré mar an gcéanna. Amach anseo, déanfar staidéar ar ghleannta sníomha na céime inslithe, agus déanfar staidéar ar chéim forsheoltachta nua ag teocht níos ísle. Déanfar taighde turgnamhach a chomhcheangal le hiarrachtaí teoiriciúla chun bunús an iompair seo a thuiscint.
Am an phoist: 08 Deireadh Fómhair 2019