Илим жана кванттык физика илиминдеги Мор тилкелеринин жана жалпак курларынын "Сыйкырдуу бурч" деп аталган буралган эки катмарлуу графен (TBLG) жүрүм-туруму окумуштуулардын чоң кызыгуусун жаратты, бирок көптөгөн касиеттери кызуу талаш-тартыштарга дуушар болууда. Science Progress журналында жарыяланган жаңы изилдөөдө Эмилио Колледо жана АКШ менен Япониянын Физика жана материал таануу бөлүмүнүн окумуштуулары буралган эки катмарлуу графенде өтө өткөрүмдүүлүктү жана аналогияны байкашкан. Мотт изоляторунун бурулуш бурчу болжол менен 0,93 градусту түзөт. Бул бурч мурунку изилдөөдө эсептелген "сыйкырдуу бурч" бурчунан (1,1°) 15% кичине. Бул изилдөө буралган эки катмарлуу графендин "сыйкырдуу бурч" диапазону мурда күтүлгөндөн чоңураак экенин көрсөтүп турат.
Бул изилдөө кванттык физикада колдонуу үчүн бурмаланган эки катмарлуу графендеги күчтүү кванттык кубулуштарды чечмелөө үчүн көптөгөн жаңы маалыматтарды берет. Физиктер "Твистрониканы" графендеги муар жана жалпак тилкелерди алуу үчүн коңшулаш ван-дер-Ваальс катмарларынын ортосундагы салыштырмалуу бурулуш бурчу катары аныкташат. Бул концепция ток агымына жетүү үчүн эки өлчөмдүү материалдарга негизделген түзмөктүн касиеттерин олуттуу өзгөртүү жана ыңгайлаштыруу үчүн жаңы жана уникалдуу ыкмага айланды. "Твистрониканын" укмуштуудай таасири изилдөөчүлөрдүн пионердик ишинде чагылдырылган, анда эки бир катмарлуу графен катмары θ=1,1±0,1° "сыйкырдуу бурч" бурулуш бурчунда тизилгенде, абдан жалпак тилке пайда болорун көрсөткөн.
Бул изилдөөдө, бурама эки катмарлуу графенде (TBLG), "сыйкырдуу бурчтагы" супер торчонун биринчи микротилкесинин (структуралык өзгөчөлүгү) изоляциялык фазасы жарым-жартылай толтурулган. Изилдөө тобу мунун бир аз жогорку жана төмөнкү легирлөө деңгээлдеринде өтө өткөргүчтүктү көрсөткөн Мотт изолятору (өтө өткөргүч касиеттери бар изолятор) экенин аныктады. Фазалык диаграммада өтө өткөргүч өткөөл температура (Tc) менен Ферми температурасынын (Tf) ортосундагы жогорку температурадагы өтө өткөргүч көрсөтүлгөн. Бул изилдөө графен тилкесинин түзүлүшү, топологиясы жана кошумча "Сыйкырдуу бурч" жарым өткөргүч системалары боюнча чоң кызыгууну жана теориялык талкууну жаратты. Баштапкы теориялык отчет менен салыштырганда, эксперименталдык изилдөө сейрек кездешет жана жаңы эле башталды. Бул изилдөөдө топ тиешелүү изоляциялык жана өтө өткөргүч абалдарды көрсөткөн "сыйкырдуу бурч" бурама эки катмарлуу графенде өткөрүү өлчөөлөрүн жүргүздү.
Күтүлбөгөн жерден бурмаланган 0,93 ± 0,01 бурмаланган бурч, бул белгиленген "Сыйкырдуу бурчтан" 15% кичине, ошондой эле бүгүнкү күнгө чейин билдирилген эң кичине бурмаланган бурч болуп саналат жана өтө өткөргүч касиеттерди көрсөтөт. Бул жыйынтыктар жаңы корреляция абалы графендин биринчи микротилкесинен тышкары, баштапкы "сыйкырдуу бурчтан" төмөн "Сыйкырдуу бурч" бурмаланган эки катмарлуу графенде пайда болушу мүмкүн экенин көрсөтүп турат. Бул "сыйкырдуу мүйүз" бурмаланган эки катмарлуу графен түзүлүштөрүн куруу үчүн команда "айрып, үймөктөө" ыкмасын колдонгон. Алты бурчтуу бор нитриди (BN) катмарларынын ортосундагы түзүлүш капсулаланган; Cr/Au (хром/алтын) четки контакттарына туташтырылган бир нече зымдар менен Холл таякчасынын геометриясына оймо-чиймеленген. "Сыйкырдуу бурч" бурмаланган эки катмарлуу графен түзүлүшүнүн баары арткы дарбаза катары колдонулган графен катмарынын үстүнө жасалган.
Окумуштуулар сордурулган HE4 жана HE3 криостаттарындагы түзмөктөрдү өлчөө үчүн стандарттуу туруктуу ток (ТК) жана өзгөрмө ток (ӨТ) кулпулоо ыкмаларын колдонушат. Команда түзмөктүн узунунан кеткен каршылыгы (Rxx) менен кеңейтилген дарбазанын чыңалуусунун (VG) диапазонунун ортосундагы байланышты жазып, 1,7K температурадагы В магнит талаасын эсептеп чыгышты. Кичинекей электрондук-тешигилүү асимметриясы "Сыйкырдуу бурч" буралган эки катмарлуу графен түзүлүшүнүн ажырагыс касиети экени байкалган. Мурунку отчеттордо байкалгандай, команда бул жыйынтыктарды жазып, азырынча өтө өткөргүч болуп келген отчетторду деталдуу түрдө баяндаган. "Сыйкырдуу бурч" мүнөздүү өзгөчөлүгү эки катмарлуу графен түзүлүшүнүн минималдуу буралуу бурчун бурайт. Ландау желдеткич диаграммасын жакшылап карап чыгуу менен изилдөөчүлөр бир катар көрүнүктүү өзгөчөлүктөргө ээ болушту.
Мисалы, жарым толтуруудагы чоку жана Ландау деңгээлинин эки эселенген дегенерациясы мурда байкалган Момент сыяктуу изоляциялык абалдарга дал келет. Команда болжолдуу спин өрөөнүнүн SU(4) симметриясынын бузулушун жана жаңы квази-бөлүкчөлүү Ферми бетинин пайда болушун көрсөттү. Бирок, деталдар кененирээк текшерүүнү талап кылат. Ошондой эле, мурунку изилдөөлөргө окшош Rxx (узунунан кеткен каршылык) жогорулаган өтө өткөргүчтүктүн пайда болушу байкалган. Андан кийин команда өтө өткөргүч фазанын критикалык температурасын (Tc) изилдеген. Бул үлгүдөгү өтө өткөргүчтөрдү оптималдуу легирлөө үчүн эч кандай маалымат алынбагандыктан, окумуштуулар критикалык температураны 0,5K чейин деп эсептешкен. Бирок, бул түзмөктөр өтө өткөргүч абалдан так маалыматтарды ала алганга чейин натыйжасыз болуп калат. Өтө өткөргүч абалды андан ары изилдөө үчүн изилдөөчүлөр ар кандай ташуучу тыгыздыктардагы түзмөктүн төрт терминалдуу чыңалуу-ток (VI) мүнөздөмөлөрүн өлчөшкөн.
Алынган каршылык көрсөткөндөй, супер ток чоңураак тыгыздык диапазонунда байкалат жана параллель магнит талаасы колдонулганда супер токтун басылышын көрсөтөт. Изилдөөдө байкалган жүрүм-турумду түшүнүү үчүн, изилдөөчүлөр Бистрицер-Макдональд моделин жана жакшыртылган параметрлерди колдонуп, "Сыйкырдуу бурч" бурмаланган эки катмарлуу графен түзмөгүнүн Муар тилкесинин түзүлүшүн эсептешкен. "Сыйкырдуу бурч" бурчун мурунку эсептөөгө салыштырмалуу, эсептелген аз энергиялуу Муар тилкеси жогорку энергиялуу тилкеден бөлүнгөн эмес. Түзмөктүн бурмалоо бурчу башка жерде эсептелген "сыйкырдуу бурч" бурчунан кичине болсо да, түзмөктө мурунку изилдөөлөр менен тыгыз байланышта болгон кубулуш бар (Морт изоляциясы жана өтө өткөргүчтүк), аны физиктер күтүлбөгөн жана ишке ашырууга мүмкүн деп табышкан.
Чоң тыгыздыктагы жүрүм-турумду андан ары баалагандан кийин (ар бир энергияда жеткиликтүү абалдардын саны), окумуштуулар байкаган мүнөздөмөлөр жаңы пайда болгон байланышкан изоляциялык абалдарга байланыштуу деп эсептелет. Келечекте изоляциянын так абалын түшүнүү жана аларды кванттык спиндик суюктуктар катары классификациялоого болобу же жокпу, аныктоо үчүн абалдардын тыгыздыгын (DOS) кененирээк изилдөө жүргүзүлөт. Ушундай жол менен окумуштуулар кичинекей бурулуш бурчу (0,93°) бар бурулган эки катмарлуу графен түзүлүшүндө Мокс сыяктуу изоляциялык абалдын жанында өтө өткөргүчтүктү байкашкан. Бул изилдөө көрсөткөндөй, мындай кичинекей бурчтарда жана жогорку тыгыздыкта да электрондордун корреляциясынын муардын касиеттерине тийгизген таасири бирдей. Келечекте изоляциялык фазанын спиндик өрөөндөрү изилденет жана төмөнкү температурада жаңы өтө өткөргүч фаза изилденет. Бул жүрүм-турумдун келип чыгышын түшүнүү үчүн эксперименталдык изилдөөлөр теориялык аракеттер менен айкалыштырылат.
Жарыяланган убактысы: 2019-жылдын 8-октябры