Prilaku garis-garis Mohr lan sabuk rata ing ilmu pengetahuan lan fisika kuantum sing diarani "Magic Angle" twisted bilayer graphene (TBLG) wis narik kawigaten gedhe saka para ilmuwan, sanajan akeh sifat sing ngadhepi debat sing panas. Ing panliten anyar sing diterbitake ing jurnal Science Progress, Emilio Colledo lan para ilmuwan ing Departemen Fisika lan Ilmu Material ing Amerika Serikat lan Jepang mirsani superkonduktivitas lan analogi ing graphene bilayer bengkong. Kahanan insulator Mott duwe sudut bengkong udakara 0,93 derajat. Sudut iki 15% luwih cilik tinimbang sudut "sudut ajaib" (1,1°) sing diitung ing panliten sadurunge. Panliten iki nuduhake yen kisaran "sudut ajaib" saka graphene bilayer bengkong luwih gedhe tinimbang sing diarepake sadurunge.
Panliten iki nyedhiyakake akeh informasi anyar kanggo ngode fenomena kuantum sing kuwat ing graphene bilayer bengkong kanggo aplikasi ing fisika kuantum. Para fisikawan netepake "Twistronics" minangka sudut bengkong relatif antarane lapisan van der Waals sing jejer kanggo ngasilake pita moiré lan datar ing graphene. Konsep iki wis dadi metode anyar lan unik kanggo ngganti lan nyetel sifat piranti kanthi signifikan adhedhasar bahan rong dimensi kanggo entuk aliran arus. Efek sing luar biasa saka "Twistronics" dicontokake ing karya perintis para peneliti, sing nuduhake yen nalika rong lapisan graphene lapisan tunggal ditumpuk ing sudut bengkong "sudut ajaib" θ=1,1 ± 0,1 °, pita sing rata banget katon.
Ing panliten iki, ing graphene bilayer bengkong (TBLG), fase insulasi mikrostrip pertama (fitur struktural) saka superlattice ing "sudut ajaib" wis setengah kebak. Tim riset nemtokake manawa iki minangka insulator Mott (insulator kanthi sifat superkonduktor) sing nuduhake superkonduktivitas ing tingkat doping sing rada luwih dhuwur lan luwih murah. Diagram fase nuduhake superkonduktor suhu dhuwur antarane suhu transisi superkonduktor (Tc) lan suhu Fermi (Tf). Riset iki nyebabake minat lan debat teoretis sing gedhe babagan struktur pita graphene, topologi, lan sistem semikonduktor "Sudut Ajaib" tambahan. Dibandhingake karo laporan teoretis asli, riset eksperimental arang banget lan lagi wae diwiwiti. Ing panliten iki, tim kasebut nindakake pangukuran transmisi ing graphene bilayer bengkong "sudut ajaib" sing nuduhake kahanan insulasi lan superkonduktor sing relevan.
Sudut sing ora dikarepke 0,93 ± 0,01, sing 15% luwih cilik tinimbang "Magic Angle" sing wis ditetepake, uga minangka sing paling cilik sing dilaporake nganti saiki lan nuduhake sifat superkonduktor. Asil kasebut nuduhake manawa kahanan korelasi anyar bisa katon ing graphene bilayer bengkong "Magic Angle", luwih murah tinimbang "sudut ajaib" utama, ngluwihi mikrostrip pertama graphene. Kanggo mbangun piranti graphene bilayer bengkong "magic horn" iki, tim kasebut nggunakake pendekatan "tear and stack". Struktur antarane lapisan boron nitrida heksagonal (BN) dienkapsulasi; dipola dadi geometri batang Hall kanthi pirang-pirang kabel sing dipasangake menyang kontak pinggiran Cr/Au (kromium/emas). Kabeh piranti graphene bilayer bengkong "Magic Angle" digawe ing ndhuwur lapisan graphene sing digunakake minangka gerbang mburi.
Para ilmuwan nggunakake teknik penguncian arus searah (DC) lan arus bolak-balik (AC) standar kanggo ngukur piranti ing kriostat HE4 lan HE3 sing dipompa. Tim kasebut nyathet hubungan antarane resistensi longitudinal piranti (Rxx) lan rentang voltase gerbang sing diperpanjang (VG) lan ngetung medan magnet B ing suhu 1,7K. Asimetri bolongan elektron cilik diamati minangka sifat sing ana ing piranti graphene bilayer bengkong "Magic Angle". Kaya sing diamati ing laporan sadurunge, tim kasebut nyathet asil kasebut lan njlentrehake laporan sing wis superkonduktor nganti saiki. "Magic Angle" sing khas muter sudut torsi minimal piranti graphene bilayer. Kanthi pemeriksaan sing luwih cedhak karo grafik kipas Landau, para peneliti entuk sawetara fitur sing penting.
Contone, puncak nalika setengah diisi lan degenerasi kaping pindho saka tingkat Landau konsisten karo kahanan insulasi kaya Moment sing diamati sadurunge. Tim kasebut nuduhake gangguan ing simetri lembah spin kira-kira SU(4) lan pembentukan permukaan Fermi kuasi-partikel anyar. Nanging, rincian kasebut mbutuhake pamriksaan sing luwih rinci. Penampilan superkonduktivitas uga diamati, sing nambah Rxx (resistensi longitudinal), padha karo panliten sadurunge. Tim kasebut banjur mriksa suhu kritis (Tc) saka fase superkonduktor. Amarga ora ana data sing dipikolehi kanggo doping superkonduktor sing optimal ing sampel iki, para ilmuwan nganggep suhu kritis nganti 0,5K. Nanging, piranti kasebut dadi ora efektif nganti bisa entuk data sing jelas saka kahanan superkonduktor. Kanggo nyelidiki luwih lanjut babagan kahanan superkonduktor, para peneliti ngukur karakteristik tegangan-arus (VI) papat terminal piranti kasebut ing kapadhetan pembawa sing beda.
Resistensi sing dipikolehi nuduhake yen arus super diamati ing rentang kapadhetan sing luwih gedhe lan nuduhake penekanan arus super nalika medan magnet paralel ditrapake. Kanggo entuk wawasan babagan prilaku sing diamati ing panliten kasebut, para peneliti ngetung struktur pita Moir saka piranti graphene bilayer bengkong "Magic Angle" nggunakake model Bistritzer-MacDonald lan nambah parameter. Dibandhingake karo pitungan sadurunge saka sudut "Magic Angle", pita Moire energi rendah sing diitung ora diisolasi saka pita energi dhuwur. Sanajan sudut bengkong piranti luwih cilik tinimbang sudut "sudut ajaib" sing diitung ing papan liya, piranti kasebut duwe fenomena sing ana gandhengane karo panliten sadurunge (insulasi Mort lan superkonduktivitas), sing ditemokake dening fisikawan minangka ora dikarepke lan bisa ditindakake.
Sawise ngevaluasi luwih lanjut prilaku ing kapadhetan gedhe (cacahing kahanan sing kasedhiya ing saben energi), karakteristik sing diamati dening para ilmuwan dihubungake karo kahanan insulasi sing mentas muncul. Ing mangsa ngarep, panliten sing luwih rinci babagan kapadhetan kahanan (DOS) bakal ditindakake kanggo mangerteni kahanan insulasi sing aneh lan kanggo nemtokake manawa bisa diklasifikasikake minangka cairan spin kuantum. Kanthi cara iki, para ilmuwan mirsani superkonduktivitas cedhak kahanan insulasi kaya Mox ing piranti graphene bilayer bengkong kanthi sudut bengkong cilik (0,93°). Panliten iki nuduhake manawa sanajan ing sudut cilik lan kapadhetan dhuwur, efek korelasi elektron ing sifat moiré padha. Ing mangsa ngarep, lembah spin fase insulasi bakal disinaoni, lan fase superkonduktor anyar bakal disinaoni ing suhu sing luwih murah. Riset eksperimental bakal digabungake karo upaya teoretis kanggo mangerteni asal-usul prilaku iki.
Wektu kiriman: 8-Okt-2019