ग्राफीन की अतिचालकता अधिक आकर्षक है! नवीनतम खोज: ग्राफीन में "जादुई कोण" की सीमा अपेक्षा से अधिक है

विज्ञान और क्वांटम भौतिकी के क्षेत्र में “मैजिक एंगल” ट्विस्टेड बिलियर ग्रेफीन (टीबीएलजी) कहे जाने वाले मोहर धारियों और सपाट पट्टियों के व्यवहार ने वैज्ञानिकों की काफी रुचि आकर्षित की है, हालांकि इसके कई गुणों को लेकर गरमागरम बहस चल रही है। साइंस प्रोग्रेस नामक पत्रिका में प्रकाशित एक नए अध्ययन में, एमिलियो कोलेडो और अमेरिका और जापान के भौतिकी और सामग्री विज्ञान विभाग के वैज्ञानिकों ने ट्विस्टेड बिलियर ग्रेफीन में अतिचालकता और सादृश्यता देखी है। मॉट इन्सुलेटर अवस्था का ट्विस्ट एंगल लगभग 0.93 डिग्री होता है। यह कोण पिछले अध्ययन में परिकलित “मैजिक एंगल” कोण (1.1°) से 15% छोटा है।

यह अध्ययन क्वांटम भौतिकी में अनुप्रयोगों के लिए मुड़े हुए द्विपरत ग्रेफीन में मजबूत क्वांटम परिघटना को समझने के लिए नई जानकारी का खजाना प्रदान करता है। भौतिकविदों ने "ट्विस्ट्रॉनिक्स" को ग्रेफीन में मोइरे और फ्लैट बैंड का उत्पादन करने के लिए आसन्न वैन डेर वाल्स परतों के बीच सापेक्ष मोड़ कोण के रूप में परिभाषित किया है। यह अवधारणा वर्तमान प्रवाह को प्राप्त करने के लिए दो-आयामी सामग्रियों पर आधारित डिवाइस गुणों को महत्वपूर्ण रूप से बदलने और अनुकूलित करने के लिए एक नई और अनूठी विधि बन गई है। शोधकर्ताओं के अग्रणी कार्य में "ट्विस्ट्रॉनिक्स" के उल्लेखनीय प्रभाव का उदाहरण दिया गया, जिसमें दिखाया गया कि जब दो एकल-परत ग्रेफीन परतों को θ = 1.1 ± 0.1 ° के "जादुई कोण" मोड़ कोण पर स्टैक किया जाता है, तो एक बहुत ही सपाट बैंड दिखाई देता है।

इस अध्ययन में, ट्विस्टेड बिलियर ग्रेफीन (TBLG) में, "मैजिक एंगल" पर सुपरलैटिस की पहली माइक्रोस्ट्रिप (संरचनात्मक विशेषता) का इंसुलेटिंग चरण अर्ध-भरा हुआ था। शोध दल ने निर्धारित किया कि यह एक मॉट इंसुलेटर (सुपरकंडक्टिंग गुणों वाला एक इंसुलेटर) है जो थोड़े उच्च और निम्न डोपिंग स्तरों पर सुपरकंडक्टिविटी प्रदर्शित करता है। चरण आरेख सुपरकंडक्टिंग संक्रमण तापमान (Tc) और फर्मी तापमान (Tf) के बीच उच्च तापमान सुपरकंडक्टर को दर्शाता है। इस शोध से ग्राफीन बैंड संरचना, टोपोलॉजी और अतिरिक्त "मैजिक एंगल" सेमीकंडक्टर सिस्टम पर बहुत रुचि और सैद्धांतिक बहस हुई। मूल सैद्धांतिक रिपोर्ट की तुलना में, प्रायोगिक शोध दुर्लभ है और अभी शुरू हुआ है।

0.93 ± 0.01 का अप्रत्याशित रूप से विकृत कोण, जो स्थापित "मैजिक एंगल" से 15% छोटा है, आज तक रिपोर्ट किया गया सबसे छोटा कोण भी है और सुपरकंडक्टिंग गुण प्रदर्शित करता है। ये परिणाम संकेत देते हैं कि नया सहसंबंध राज्य "मैजिक एंगल" ट्विस्टेड बाइलेयर ग्रेफीन में दिखाई दे सकता है, जो कि प्राथमिक "मैजिक एंगल" से कम है, ग्रेफीन की पहली माइक्रोस्ट्रिप से परे। इन "मैजिक हॉर्न" ट्विस्टेड बाइलेयर ग्रेफीन उपकरणों को बनाने के लिए, टीम ने "टियर एंड स्टैक" दृष्टिकोण का उपयोग किया। हेक्सागोनल बोरॉन नाइट्राइड (BN) परतों के बीच की संरचना को एनकैप्सुलेट किया गया है; Cr/Au (क्रोमियम/गोल्ड) एज कॉन्टैक्ट्स से जुड़े कई तारों के साथ हॉल रॉड ज्यामिति में पैटर्न किया गया है। संपूर्ण "मैजिक एंगल" ट्विस्टेड बाइलेयर ग्रेफीन डिवाइस को बैक गेट के रूप में उपयोग की जाने वाली ग्रेफीन परत के शीर्ष पर बनाया गया था।

वैज्ञानिक पंप किए गए HE4 और HE3 क्रायोस्टेट में उपकरणों को मापने के लिए मानक प्रत्यक्ष धारा (DC) और प्रत्यावर्ती धारा (AC) लॉकिंग तकनीकों का उपयोग करते हैं। टीम ने डिवाइस के अनुदैर्ध्य प्रतिरोध (Rxx) और विस्तारित गेट वोल्टेज (VG) रेंज के बीच संबंध दर्ज किया और 1.7K के तापमान पर चुंबकीय क्षेत्र B की गणना की। छोटे इलेक्ट्रॉन-छेद विषमता को "मैजिक एंगल" ट्विस्टेड बाइलेयर ग्रेफीन डिवाइस का एक अंतर्निहित गुण माना गया। जैसा कि पिछली रिपोर्टों में देखा गया है, टीम ने इन परिणामों को रिकॉर्ड किया और अब तक सुपरकंडक्टिंग करने वाली रिपोर्टों का विवरण दिया। विशेषता "मैजिक एंगल" बाइलेयर ग्रेफीन डिवाइस के न्यूनतम मरोड़ कोण को मोड़ देता है

उदाहरण के लिए, आधे भरण पर शिखर और लैंडौ स्तर की दो गुना गिरावट पहले देखी गई मोमेंट जैसी इन्सुलेशन स्थितियों के अनुरूप है। टीम ने अनुमानित स्पिन वैली SU(4) की समरूपता में एक विराम और एक नए अर्ध-कण फर्मी सतह का गठन दिखाया। हालांकि, विवरण के लिए अधिक विस्तृत निरीक्षण की आवश्यकता है। सुपरकंडक्टिविटी की उपस्थिति भी देखी गई, जिसने पिछले अध्ययनों के समान Rxx (अनुदैर्ध्य प्रतिरोध) में वृद्धि की। फिर टीम ने सुपरकंडक्टिंग चरण के महत्वपूर्ण तापमान (Tc) की जांच की। चूंकि इस नमूने में सुपरकंडक्टर्स के इष्टतम डोपिंग के लिए कोई डेटा प्राप्त नहीं हुआ था, इसलिए वैज्ञानिकों ने 0.5K तक का महत्वपूर्ण तापमान माना। हालांकि, ये उपकरण तब तक अप्रभावी हो जाते हैं जब तक वे सुपरकंडक्टिंग स्थिति से स्पष्ट डेटा प्राप्त करने में सक्षम नहीं होते

प्राप्त प्रतिरोध से पता चलता है कि सुपर करंट एक बड़े घनत्व रेंज में देखा जाता है और समानांतर चुंबकीय क्षेत्र लागू होने पर सुपर करंट का दमन दिखाता है। अध्ययन में देखे गए व्यवहार में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं ने बिस्ट्रिट्जर-मैकडोनाल्ड मॉडल और बेहतर मापदंडों का उपयोग करके "मैजिक एंगल" ट्विस्टेड बाइलेयर ग्रेफीन डिवाइस की मोइर बैंड संरचना की गणना की। "मैजिक एंगल" कोण की पिछली गणना की तुलना में, गणना की गई कम ऊर्जा मोइर बैंड उच्च ऊर्जा बैंड से अलग नहीं है। हालाँकि डिवाइस का ट्विस्ट एंगल कहीं और गणना किए गए "मैजिक एंगल" कोण से छोटा है, लेकिन डिवाइस में एक ऐसी घटना है जो पिछले अध्ययनों (मॉर्ट इंसुलेशन और सुपरकंडक्टिविटी) से दृढ़ता से संबंधित है,

बड़े घनत्वों (प्रत्येक ऊर्जा पर उपलब्ध राज्यों की संख्या) पर व्यवहार का आगे मूल्यांकन करने के बाद, वैज्ञानिकों द्वारा देखी गई विशेषताओं को नए उभरते संबद्ध इन्सुलेशन राज्यों के लिए जिम्मेदार ठहराया गया है। भविष्य में, इन्सुलेशन की विषम स्थिति को समझने और यह निर्धारित करने के लिए कि क्या उन्हें क्वांटम स्पिन तरल पदार्थ के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, राज्यों के घनत्व (डीओएस) का अधिक विस्तृत अध्ययन किया जाएगा। इस तरह, वैज्ञानिकों ने एक छोटे मोड़ कोण (0.93 डिग्री) के साथ एक मुड़ बिलियर ग्राफीन डिवाइस में मोक्स-जैसे इन्सुलेटिंग राज्य के पास सुपरकंडक्टिविटी देखी। यह अध्ययन दिखाता है कि ऐसे छोटे कोणों और उच्च घनत्वों पर भी, मोइरे के गुणों पर इलेक्ट्रॉन सहसंबंध का प्रभाव समान है। भविष्य में, इन्सुलेटिंग चरण की स्पिन घाटियों का अध्ययन किया जाएगा,