Nahasarika ny sain'ny mpahay siansa ny fihetsiky ny tsipika Mohr sy ny fehikibo fisaka ao amin'ny siansa sy ny fizika kuantum antsoina hoe "Magic Angle" twisted bilayer graphene (TBLG), na dia maro aza ny toetra iadian-kevitra mafana. Tao amin'ny fanadihadiana vaovao navoaka tao amin'ny gazety Science Progress, i Emilio Colledo sy ireo mpahay siansa ao amin'ny Departemantan'ny Fizika sy ny Siansa momba ny Akora any Etazonia sy Japon dia nahita ny superconductivity sy ny analogy ao amin'ny twisted bilayer graphene. Ny toetry ny insulator Mott dia manana zoro miolikolika eo amin'ny 0.93 degre eo ho eo. Io zoro io dia 15% kely kokoa noho ny zoro "angle majika" (1.1°) nokajiana tamin'ny fanadihadiana teo aloha. Ity fanadihadiana ity dia mampiseho fa ny elanelan'ny "angle majika" amin'ny twisted bilayer graphene dia lehibe kokoa noho ny nantenaina teo aloha.
Ity fandalinana ity dia manome fampahalalana vaovao maro ho an'ny famaha ireo trangan-javatra kwantika matanjaka ao amin'ny graphene bilayer miolikolika ho an'ny fampiharana amin'ny fizika kwantika. Ny mpahay fizika dia mamaritra ny "Twistronics" ho toy ny zoro fihodinana mifandraika eo amin'ny sosona van der Waals mifanila mba hamokarana moiré sy tarika fisaka ao amin'ny graphene. Io hevitra io dia lasa fomba vaovao sy miavaka ho an'ny fanovana sy fanamboarana be dia be ny toetran'ny fitaovana mifototra amin'ny fitaovana roa refy mba hahazoana fikorianan'ny herinaratra. Ny vokatra miavaka amin'ny "Twistronics" dia naseho tamin'ny asa mpisava lalana nataon'ireo mpikaroka, izay naneho fa rehefa misy sosona graphene tokana roa miangona amin'ny zoro fihodinana "zoro majika" θ=1.1±0.1°, dia miseho ny tarika fisaka be.
Ato amin'ity fandalinana ity, ao amin'ny graphene twisted bilayer (TBLG), dia feno antsasany ny dingana manasaraka ny microstrip voalohany (endri-javatra ara-drafitra) amin'ny superlattice amin'ny "angle majika". Namaritra ny ekipa mpikaroka fa ity dia insulator Mott (insulator manana toetra superconducting) izay mampiseho superconductivity amin'ny ambaratonga doping ambony sy ambany kokoa. Ny kisarisary dingana dia mampiseho ny superconductor mari-pana avo lenta eo anelanelan'ny mari-pana tetezamita superconducting (Tc) sy ny mari-pana Fermi (Tf). Ity fikarohana ity dia nitarika fahalianana lehibe sy adihevitra teorika momba ny rafitry ny tarika graphene, topolojia ary rafitra semiconductor "Magic Angle" fanampiny. Raha ampitahaina amin'ny tatitra teorika tany am-boalohany, dia mahalana ny fikarohana andrana ary vao nanomboka. Ato amin'ity fandalinana ity, ny ekipa dia nanao fandrefesana ny fandefasana amin'ny graphene twisted bilayer "angle majika" izay mampiseho ny toetry ny insulation sy superconducting mifandraika amin'izany.
Ny zoro tsy nampoizina miolakolaka 0.93 ± 0.01, izay 15% kely kokoa noho ny "Magic Angle" efa napetraka, no kely indrindra voalaza hatreto ary mampiseho toetra superconducting. Ireo valiny ireo dia manondro fa ny toetry ny fifandraisana vaovao dia mety hiseho ao amin'ny graphene miolikolika "Magic Angle", ambany noho ny "magic angle" voalohany, any ankoatry ny microstrip voalohany amin'ny graphene. Mba hanamboarana ireo fitaovana graphene miolikolika "magic horn" ireo, dia nampiasa fomba fiasa "tear and stack" ny ekipa. Ny rafitra eo anelanelan'ny sosona boron nitride (BN) hexagonal dia fonosina; lamina ho jeometrika Hall rod miaraka amin'ny tariby maromaro mifamatotra amin'ny fifandraisana sisiny Cr/Au (chromium/gold). Ny fitaovana graphene miolikolika "Magic Angle" manontolo dia namboarina teo ambonin'ny sosona graphene ampiasaina ho vavahady aoriana.
Mampiasa teknika fanidiana herinaratra mivantana (DC) sy herinaratra mifandimby (AC) mahazatra ireo mpahay siansa mba handrefesana ireo fitaovana ao anaty cryostat HE4 sy HE3 voaporitra. Noraketin'ny ekipa ny fifandraisana misy eo amin'ny fanoherana maharitra (Rxx) an'ny fitaovana sy ny voltase vavahady mivelatra (VG) ary nokajiana ny saha magnetika B amin'ny mari-pana 1.7K. Hita fa toetra mampiavaka ny fitaovana graphene bilayer miolikolika "Magic Angle" ny tsy fitoviana amin'ny lavaka elektrôna kely. Araka ny hita tamin'ny tatitra teo aloha, noraketin'ny ekipa ireo valiny ireo ary nohazavainy tamin'ny antsipiriany ireo tatitra izay efa nitarika herinaratra hatramin'izao. Ny "Magic Angle" mampiavaka azy dia mamadika ny zoro torsion kely indrindra amin'ny fitaovana graphene bilayer. Rehefa nojerena akaiky kokoa ny tabilao mpankafy Landau, dia nahazo endri-javatra miavaka ireo mpikaroka.
Ohatra, ny tendrony amin'ny antsasaky ny famenoana sy ny fihenan'ny haavon'ny Landau avo roa heny dia mifanaraka amin'ny toetry ny insulation Moment-like izay efa hita teo aloha. Ny ekipa dia naneho fahatapahana teo amin'ny symmetry amin'ny spin valley SU(4) eo ho eo ary ny fiforonan'ny velaran'ny Fermi quasi-particle vaovao. Na izany aza, ny antsipiriany dia mitaky fandinihana amin'ny antsipiriany kokoa. Hita ihany koa ny fisehoan'ny superconductivity, izay nampitombo ny Rxx (fanoherana longitudinal), mitovy amin'ny fanadihadiana teo aloha. Avy eo ny ekipa dia nandinika ny mari-pana mitsikera (Tc) amin'ny dingana superconducting. Koa satria tsy nisy angon-drakitra azo ho an'ny doping tsara indrindra amin'ny superconductors amin'ity santionany ity, dia nihevitra ny mpahay siansa fa mari-pana mitsikera hatramin'ny 0.5K. Na izany aza, ireo fitaovana ireo dia tsy mahomby raha tsy afaka mahazo angon-drakitra mazava avy amin'ny toetry ny superconducting. Mba handinihana bebe kokoa ny toetry ny superconducting, ireo mpikaroka dia nandrefy ny toetran'ny voltazy-courant efatra-terminal (VI) an'ny fitaovana amin'ny hakitroky ny mpitatitra samihafa.
Ny fanoherana azo dia mampiseho fa hita amin'ny elanelana hakitroky lehibe kokoa ny fikorianan'ny herinaratra mahery vaika ary mampiseho ny fanakanana ny fikorianan'ny herinaratra mahery vaika rehefa ampiharina ny saha magnetika mifanitsy. Mba hahazoana fahatakarana ny fihetsika hita nandritra ny fandalinana, dia nokajiana ny firafitry ny tarika Moir an'ny fitaovana graphene miolikolika "Magic Angle" ireo mpikaroka tamin'ny fampiasana ny modely Bistritzer-MacDonald ary nohatsaraina ny masontsivana. Raha ampitahaina amin'ny kajy teo aloha momba ny zoro "Magic Angle", ny tarika Moire angovo ambany kajy dia tsy misaraka amin'ny tarika angovo avo. Na dia kely kokoa noho ny zoro "magic angle" kajy any an-kafa aza ny zoro fihodinan'ny fitaovana, dia manana trangan-javatra mifandray akaiky amin'ny fandalinana teo aloha (Mort insulation sy superconductivity), izay hitan'ny mpahay fizika fa tsy nampoizina sy azo tanterahina.
Rehefa avy nanombana bebe kokoa ny fitondran-tena amin'ny hakitroky lehibe (ny isan'ny toetry ny angovo tsirairay), dia ampifandraisina amin'ireo toetry ny insulation vaovao mipoitra ireo toetra hitan'ireo mpahay siansa. Amin'ny ho avy, dia hisy fanadihadiana amin'ny antsipiriany kokoa momba ny hakitroky ny toetry ny (DOS) hatao mba hahatakarana ny toetry ny insulation hafahafa sy hamaritana raha azo sokajiana ho ranoka mihodina kuantum izy ireo. Amin'izany fomba izany, dia nahita superconductivity akaikin'ny toetry ny insulation mitovy amin'ny Mox ireo mpahay siansa tao anaty fitaovana graphene bilayer miolikolika misy zoro mihodina kely (0.93°). Asehon'ity fanadihadiana ity fa na dia amin'ny zoro kely sy hakitroky avo aza, dia mitovy ny fiantraikan'ny fifandraisan'ny elektrôna amin'ny toetran'ny moiré. Amin'ny ho avy, dia hianarana ny lohasaha mihodina amin'ny dingana insulation, ary hianarana ny dingana superconducting vaovao amin'ny mari-pana ambany kokoa. Hiaraka amin'ny ezaka teorika ny fikarohana andrana mba hahatakarana ny niandohan'ity fitondran-tena ity.
Fotoana fandefasana: 08 Oktobra 2019