Шинжлэх ухаан, квант физикийн шинжлэх ухаанд Мор судал болон хавтгай бүсний "Шидэт өнцөг" мушгирсан хоёр давхаргат графен (TBLG) гэж нэрлэгддэг зан төлөв нь эрдэмтдийн сонирхлыг ихэд татсан боловч олон шинж чанар нь ширүүн маргаантай тулгарч байна. Science Progress сэтгүүлд нийтлэгдсэн шинэ судалгаанд Эмилио Колледо болон АНУ, Японы Физик, материалын шинжлэх ухааны тэнхимийн эрдэмтэд мушгирсан хоёр давхаргат графенд хэт цахилгаан дамжуулах чанар ба аналогийг ажигласан. Мотт тусгаарлагчийн төлөв нь мушгирах өнцөг нь ойролцоогоор 0.93 градус байна. Энэ өнцөг нь өмнөх судалгаанд тооцоолсон "шидэт өнцөг" өнцгөөс (1.1°) 15%-иар бага байна. Энэхүү судалгаагаар мушгирсан хоёр давхаргат графены "шидэт өнцөг"-ийн хүрээ өмнө нь төсөөлж байснаас их байгааг харуулж байна.
Энэхүү судалгаа нь квант физикийн хэрэглээнд зориулж эрчилсэн хоёр давхаргат графен дахь хүчтэй квант үзэгдлийг тайлах олон тооны шинэ мэдээллийг өгдөг. Физикчид "Твистроник"-г графен дахь муар ба хавтгай зурвас үүсгэхийн тулд зэргэлдээ ван дер Ваальсын давхаргуудын хоорондох харьцангуй мушгиралтын өнцөг гэж тодорхойлдог. Энэхүү ойлголт нь гүйдлийн урсгалыг бий болгохын тулд хоёр хэмжээст материал дээр үндэслэн төхөөрөмжийн шинж чанарыг мэдэгдэхүйц өөрчлөх, тохируулах шинэ бөгөөд өвөрмөц арга болсон. "Твистроник"-ийн гайхалтай нөлөө нь судлаачдын анхдагч ажилд жишээ болж, хоёр нэг давхаргат графен давхаргыг θ=1.1±0.1° "шидэт өнцөг" мушгиралтын өнцгөөр давхарлахад маш хавтгай зурвас гарч ирдэг болохыг харуулсан.
Энэхүү судалгаанд мушгирсан хоёр давхаргат графен (TBLG)-д "шидэт өнцөг" дэх супер торны эхний микро зурвасын (бүтцийн онцлог) тусгаарлагч фазыг хагас дүүргэсэн байв. Судалгааны баг үүнийг арай өндөр ба бага допинг түвшинд хэт дамжуулалтыг харуулдаг Мотт тусгаарлагч (хэт дамжуулагч шинж чанартай тусгаарлагч) болохыг тогтоосон. Фазын диаграмм нь хэт дамжуулагч шилжилтийн температур (Tc) ба Ферми температур (Tf) хоорондох өндөр температурын хэт дамжуулагчийг харуулж байна. Энэхүү судалгаа нь графены зурвасын бүтэц, топологи болон нэмэлт "Шидэт өнцөг" хагас дамжуулагч системийн талаар ихээхэн сонирхол, онолын мэтгэлцээнд хүргэсэн. Анхны онолын тайлантай харьцуулахад туршилтын судалгаа ховор бөгөөд дөнгөж эхэлж байна. Энэхүү судалгаанд баг "шидэт өнцөг" мушгирсан хоёр давхаргат графен дээр дамжуулалтын хэмжилт хийж, холбогдох тусгаарлагч ба хэт дамжуулагч төлөвийг харуулсан.
Тогтсон "Шидэт өнцөг"-өөс 15%-иар бага буюу 0.93 ± 0.01 гэсэн гэнэтийн гажуудсан өнцөг нь өнөөг хүртэл мэдээлэгдсэн хамгийн бага өнцөг бөгөөд хэт дамжуулагч шинж чанарыг харуулдаг. Эдгээр үр дүнгүүд нь шинэ корреляцийн төлөв нь графены эхний бичил зурвасаас гадна анхдагч "шидэт өнцөг"-өөс доогуур "Шидэт өнцөг" мушгирсан хоёр давхаргат графенд гарч ирж болохыг харуулж байна. Эдгээр "шидэт эвэр" мушгирсан хоёр давхаргат графен төхөөрөмжийг бүтээхийн тулд баг "урж таслах" аргыг ашигласан. Зургаан өнцөгт борын нитрид (BN) давхаргуудын хоорондох бүтцийг капсулжуулсан; Cr/Au (хром/алт) ирмэгийн контактуудтай холбогдсон олон утастай Холлын саваа геометрт хээтэй болгосон. "Шидэт өнцөг" мушгирсан хоёр давхаргат графен төхөөрөмжийг бүхэлд нь арын хаалга болгон ашигласан графен давхаргын дээр үйлдвэрлэсэн.
Эрдэмтэд шахуургын HE4 болон HE3 криостатуудад төхөөрөмжүүдийг хэмжихдээ стандарт шууд гүйдэл (DC) болон хувьсах гүйдлийн (AC) түгжих аргыг ашигладаг. Баг нь төхөөрөмжийн уртааш эсэргүүцэл (Rxx) болон өргөтгөсөн хаалганы хүчдэл (VG)-ийн хүрээний хоорондын хамаарлыг бүртгэж, 1.7K температурт соронзон орон B-г тооцоолсон. Жижиг электрон нүхний тэгш бус байдал нь "Шидэт өнцөг" мушгирсан хоёр давхаргат графен төхөөрөмжийн салшгүй шинж чанар болохыг ажигласан. Өмнөх тайланд ажиглагдсанчлан, баг эдгээр үр дүнг бүртгэж, одоогоор хэт дамжуулалттай байсан тайланг нарийвчлан харуулсан. "Шидэт өнцөг"-ийн онцлог нь хоёр давхаргат графен төхөөрөмжийн хамгийн бага мушгиралтын өнцгийг мушгидаг. Ландау сэнсний диаграммыг нарийвчлан судалснаар судлаачид зарим мэдэгдэхүйц шинж чанаруудыг олж авсан.
Жишээлбэл, хагас дүүргэлтийн оргил үе болон Ландаугийн түвшний хоёр дахин доройтол нь өмнө нь ажиглагдсан Момент төст тусгаарлагчийн төлөв байдалтай нийцэж байна. Баг нь ойролцоох спин хөндийн SU(4) тэгш хэмийн эвдрэл, шинэ квази-бөөмийн Ферми гадаргуугийн үүсэлтийг харуулсан. Гэсэн хэдий ч нарийн ширийн зүйлийг илүү нарийвчилсан үзлэг хийх шаардлагатай байна. Өмнөх судалгаануудтай адил Rxx (уртааш эсэргүүцэл) нэмэгдсэн хэт дамжуулалтын харагдах байдал ажиглагдсан. Дараа нь баг хэт дамжуулагч фазын чухал температурыг (Tc) судалсан. Энэ дээжинд хэт дамжуулагчийг оновчтой допинг хийх талаар мэдээлэл аваагүй тул эрдэмтэд 0.5K хүртэл чухал температур гэж үзсэн. Гэсэн хэдий ч эдгээр төхөөрөмжүүд хэт дамжуулагч төлөвөөс тодорхой мэдээлэл авах хүртэл үр дүнгүй болдог. Хэт дамжуулагч төлөвийг цаашид судлахын тулд судлаачид төхөөрөмжийн дөрвөн терминалын хүчдэл-гүйдлийн (VI) шинж чанарыг өөр өөр тээвэрлэгчийн нягтралтай үед хэмжсэн.
Олж авсан эсэргүүцэл нь хэт гүйдэл нь илүү том нягтралын хүрээнд ажиглагдаж байгааг харуулж байгаа бөгөөд зэрэгцээ соронзон орон хэрэглэх үед хэт гүйдлийн даралтыг харуулж байна. Судалгаанд ажиглагдсан зан төлөвийн талаар ойлголт авахын тулд судлаачид Бистрицер-Макдональд загвар болон сайжруулсан параметрүүдийг ашиглан "Шидэт өнцөг" мушгирсан хоёр давхаргат графен төхөөрөмжийн Мойр зурвасын бүтцийг тооцоолсон. "Шидэт өнцөг" өнцгийн өмнөх тооцоололтой харьцуулахад тооцоолсон бага энергитэй Мойр зурвас нь өндөр энергийн зурвасаас тусгаарлагдаагүй байна. Төхөөрөмжийн мушгирах өнцөг нь өөр газар тооцоолсон "шидэт өнцөг" өнцгөөс бага боловч төхөөрөмж нь өмнөх судалгаануудтай (Морт тусгаарлагч ба хэт дамжуулалт) нягт холбоотой үзэгдэлтэй бөгөөд физикчид үүнийг гэнэтийн бөгөөд хэрэгжүүлэх боломжтой гэж үзсэн.
Их нягтралтай үед (энерги тус бүрт байгаа төлөвийн тоо) зан төлөвийг цаашид үнэлсний дараа эрдэмтдийн ажигласан шинж чанаруудыг шинээр гарч ирж буй холбогдох тусгаарлагч төлөвүүдтэй холбон тайлбарлав. Ирээдүйд тусгаарлагчийн сондгой төлөвийг ойлгох, тэдгээрийг квант спин шингэн гэж ангилж болох эсэхийг тодорхойлохын тулд нягтралын төлөвийн (DOS) илүү нарийвчилсан судалгаа хийх болно. Ийм байдлаар эрдэмтэд жижиг мушгирах өнцөгтэй (0.93°) мушгирсан хоёр давхаргат графен төхөөрөмжид Мокс төст тусгаарлагч төлөвийн ойролцоо хэт дамжуулалтыг ажигласан. Энэхүү судалгаагаар ийм жижиг өнцөг болон өндөр нягтралтай үед ч электрон корреляцийн муарын шинж чанарт үзүүлэх нөлөө ижил байгааг харуулж байна. Ирээдүйд тусгаарлагч фазын спин хөндийг судалж, бага температурт шинэ хэт дамжуулагч фазыг судлах болно. Энэхүү зан төлөвийн үүслийг ойлгохын тулд туршилтын судалгааг онолын хүчин чармайлттай хослуулна.
Нийтэлсэн цаг: 2019 оны 10-р сарын 8