"मॅजिक अँगल" ट्विस्टेड बायलेयर ग्राफीन (TBLG) नावाच्या विज्ञान आणि क्वांटम भौतिकशास्त्रात मोहर पट्टे आणि सपाट पट्ट्यांच्या वर्तनाने शास्त्रज्ञांना खूप रस निर्माण केला आहे, जरी अनेक गुणधर्मांवर जोरदार वादविवाद होत आहेत. सायन्स प्रोग्रेस जर्नलमध्ये प्रकाशित झालेल्या एका नवीन अभ्यासात, एमिलियो कोलेडो आणि युनायटेड स्टेट्स आणि जपानमधील भौतिकशास्त्र आणि पदार्थ विज्ञान विभागातील शास्त्रज्ञांनी ट्विस्टेड बायलेयर ग्राफीनमध्ये सुपरकंडक्टिव्हिटी आणि समानता पाहिली. मॉट इन्सुलेटर अवस्थेत सुमारे 0.93 अंशांचा ट्विस्ट अँगल आहे. हा कोन मागील अभ्यासात गणना केलेल्या "मॅजिक अँगल" अँगल (1.1°) पेक्षा 15% लहान आहे. या अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की ट्विस्टेड बायलेयर ग्राफीनची "मॅजिक अँगल" श्रेणी पूर्वीच्या अपेक्षेपेक्षा मोठी आहे.
क्वांटम फिजिक्समधील अनुप्रयोगांसाठी ट्विस्टेड बायलेयर ग्राफीनमधील मजबूत क्वांटम घटनांचा उलगडा करण्यासाठी हा अभ्यास भरपूर नवीन माहिती प्रदान करतो. भौतिकशास्त्रज्ञ "ट्विस्ट्रॉनिक्स" ची व्याख्या ग्राफीनमध्ये मोइरे आणि फ्लॅट बँड तयार करण्यासाठी लगतच्या व्हॅन डेर वाल्स थरांमधील सापेक्ष ट्विस्ट अँगल म्हणून करतात. ही संकल्पना विद्युत प्रवाह साध्य करण्यासाठी द्विमितीय पदार्थांवर आधारित उपकरण गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय बदल आणि सानुकूलित करण्यासाठी एक नवीन आणि अद्वितीय पद्धत बनली आहे. संशोधकांच्या अग्रगण्य कार्यात "ट्विस्ट्रॉनिक्स" चा उल्लेखनीय परिणाम दिसून आला, हे दाखवून दिले की जेव्हा दोन सिंगल-लेयर ग्राफीन थर θ=1.1±0.1° च्या "मॅजिक अँगल" ट्विस्ट अँगलवर रचले जातात तेव्हा एक अतिशय सपाट बँड दिसून येतो. .
या अभ्यासात, ट्विस्टेड बायलेयर ग्राफीन (TBLG) मध्ये, "मॅजिक अँगल" वर सुपरलॅटिसच्या पहिल्या मायक्रोस्ट्रिप (स्ट्रक्चरल फीचर) चा इन्सुलेटिंग टप्पा अर्ध-भरलेला होता. संशोधन पथकाने असे निश्चित केले की हा एक मॉट इन्सुलेटर (सुपरकंडक्टिंग गुणधर्मांसह एक इन्सुलेटर) आहे जो किंचित जास्त आणि कमी डोपिंग पातळीवर सुपरकंडक्टिव्हिटी प्रदर्शित करतो. फेज आकृती सुपरकंडक्टिंग ट्रान्झिशन तापमान (Tc) आणि फर्मी तापमान (Tf) मधील उच्च तापमान सुपरकंडक्टर दर्शविते. या संशोधनामुळे ग्राफीन बँड स्ट्रक्चर, टोपोलॉजी आणि अतिरिक्त "मॅजिक अँगल" सेमीकंडक्टर सिस्टमवर मोठी आवड आणि सैद्धांतिक वादविवाद निर्माण झाला. मूळ सैद्धांतिक अहवालाच्या तुलनेत, प्रायोगिक संशोधन दुर्मिळ आहे आणि ते नुकतेच सुरू झाले आहे. या अभ्यासात, पथकाने संबंधित इन्सुलेटिंग आणि सुपरकंडक्टिंग अवस्था दर्शविणाऱ्या "मॅजिक अँगल" ट्विस्टेड बायलेयर ग्राफीनवर ट्रान्समिशन मोजमाप केले.
०.९३ ± ०.०१ चा अनपेक्षितपणे विकृत कोन, जो स्थापित "मॅजिक अँगल" पेक्षा १५% लहान आहे, तो आजपर्यंत नोंदवलेला सर्वात लहान आहे आणि सुपरकंडक्टिंग गुणधर्म प्रदर्शित करतो. हे निकाल सूचित करतात की नवीन सहसंबंध स्थिती ग्राफीनच्या पहिल्या मायक्रोस्ट्रिपच्या पलीकडे, प्राथमिक "मॅजिक अँगल" पेक्षा कमी असलेल्या "मॅजिक अँगल" ट्विस्टेड बायलेयर ग्राफीनमध्ये दिसू शकते. हे "मॅजिक हॉर्न" ट्विस्टेड बायलेयर ग्राफीन डिव्हाइस तयार करण्यासाठी, टीमने "टीअर अँड स्टॅक" दृष्टिकोन वापरला. षटकोनी बोरॉन नायट्राइड (BN) लेयर्समधील रचना कॅप्स्युलेटेड आहे; हॉल रॉड भूमितीमध्ये पॅटर्न केलेली आहे ज्यामध्ये Cr/Au (क्रोमियम/गोल्ड) एज कॉन्टॅक्टशी जोडलेल्या अनेक वायर आहेत. संपूर्ण "मॅजिक अँगल" ट्विस्टेड बायलेयर ग्राफीन डिव्हाइस मागील गेट म्हणून वापरल्या जाणाऱ्या ग्राफीन लेयरच्या वर बनवले गेले होते.
पंप केलेल्या HE4 आणि HE3 क्रायोस्टॅट्समधील उपकरणांचे मोजमाप करण्यासाठी शास्त्रज्ञ मानक डायरेक्ट करंट (DC) आणि अल्टरनेटिंग करंट (AC) लॉकिंग तंत्रांचा वापर करतात. टीमने डिव्हाइसच्या अनुदैर्ध्य प्रतिकार (Rxx) आणि विस्तारित गेट व्होल्टेज (VG) श्रेणीमधील संबंध रेकॉर्ड केले आणि 1.7K तापमानावर चुंबकीय क्षेत्र B ची गणना केली. लहान इलेक्ट्रॉन-होल असममितता ही "मॅजिक अँगल" ट्विस्टेड बायलेयर ग्राफीन डिव्हाइसची एक अंतर्निहित गुणधर्म असल्याचे आढळून आले. मागील अहवालांमध्ये पाहिल्याप्रमाणे, टीमने हे निकाल रेकॉर्ड केले आणि आतापर्यंत सुपरकंडक्टिंग केलेल्या अहवालांचे तपशीलवार वर्णन केले. वैशिष्ट्यपूर्ण "मॅजिक अँगल" बायलेयर ग्राफीन डिव्हाइसच्या किमान टॉर्शन अँगलला वळवतो. लँडौ फॅन चार्टची बारकाईने तपासणी केल्याने, संशोधकांना काही उल्लेखनीय वैशिष्ट्ये मिळाली.
उदाहरणार्थ, अर्ध्या भरावातील शिखर आणि लँडाऊ पातळीची दुप्पट अध:पतन क्षमता ही पूर्वी पाहिल्या गेलेल्या मोमेंट-सारख्या इन्सुलेशन अवस्थांशी सुसंगत आहे. संघाने अंदाजे स्पिन व्हॅली SU(4) च्या सममितीत खंड पडल्याचे आणि नवीन अर्ध-कण फर्मी पृष्ठभागाच्या निर्मितीचे दर्शन घडवले. तथापि, तपशीलांसाठी अधिक तपशीलवार तपासणी आवश्यक आहे. सुपरकंडक्टिव्हिटीचे स्वरूप देखील दिसून आले, ज्यामुळे मागील अभ्यासांप्रमाणेच Rxx (रेखांशाचा प्रतिकार) वाढला. त्यानंतर संघाने सुपरकंडक्टिव्हिटी टप्प्याचे गंभीर तापमान (Tc) तपासले. या नमुन्यात सुपरकंडक्टरच्या इष्टतम डोपिंगसाठी कोणताही डेटा प्राप्त झाला नसल्यामुळे, शास्त्रज्ञांनी 0.5K पर्यंत गंभीर तापमान गृहीत धरले. तथापि, ही उपकरणे सुपरकंडक्टिंग अवस्थेतून स्पष्ट डेटा मिळविण्यास सक्षम होईपर्यंत कुचकामी ठरतात. सुपरकंडक्टिंग स्थितीचा अधिक तपास करण्यासाठी, संशोधकांनी वेगवेगळ्या वाहक घनतेवर डिव्हाइसची चार-टर्मिनल व्होल्टेज-करंट (VI) वैशिष्ट्ये मोजली.
मिळालेल्या प्रतिकारावरून असे दिसून येते की मोठ्या घनतेच्या श्रेणीवर सुपर करंटचे निरीक्षण केले जाते आणि समांतर चुंबकीय क्षेत्र लागू केल्यावर सुपर करंटचे दमन दिसून येते. अभ्यासात आढळलेल्या वर्तनाची अंतर्दृष्टी मिळविण्यासाठी, संशोधकांनी बिस्ट्रिट्झर-मॅकडोनाल्ड मॉडेल आणि सुधारित पॅरामीटर्स वापरून “मॅजिक अँगल” ट्विस्टेड बायलेयर ग्राफीन डिव्हाइसच्या मोइर बँड स्ट्रक्चरची गणना केली. “मॅजिक अँगल” कोनाच्या मागील गणनेच्या तुलनेत, गणना केलेला कमी ऊर्जा मोइर बँड उच्च ऊर्जा बँडपासून वेगळा नाही. जरी डिव्हाइसचा ट्विस्ट अँगल इतरत्र गणना केलेल्या “मॅजिक अँगल” कोनापेक्षा लहान असला तरी, डिव्हाइसमध्ये एक घटना आहे जी मागील अभ्यासांशी (मॉर्ट इन्सुलेशन आणि सुपरकंडक्टिव्हिटी) जोरदारपणे संबंधित आहे, जी भौतिकशास्त्रज्ञांना अनपेक्षित आणि व्यवहार्य असल्याचे आढळले.
मोठ्या घनतेवर (प्रत्येक ऊर्जेवर उपलब्ध असलेल्या अवस्थांची संख्या) वर्तनाचे अधिक मूल्यांकन केल्यानंतर, शास्त्रज्ञांनी निरीक्षण केलेली वैशिष्ट्ये नवीन उदयोन्मुख संबंधित इन्सुलेशन अवस्थांना श्रेय दिली जातात. भविष्यात, इन्सुलेशनची विषम अवस्था समजून घेण्यासाठी आणि त्यांना क्वांटम स्पिन द्रवपदार्थ म्हणून वर्गीकृत केले जाऊ शकते का हे निश्चित करण्यासाठी घनता अवस्था (DOS) चा अधिक तपशीलवार अभ्यास केला जाईल. अशा प्रकारे, शास्त्रज्ञांनी एका लहान वळण कोन (0.93°) असलेल्या वळणदार बायलेयर ग्राफीन उपकरणात मोक्ससारख्या इन्सुलेटिंग अवस्थेजवळ सुपरकंडक्टिव्हिटी पाहिली. या अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की इतक्या लहान कोनांवर आणि उच्च घनतेवर देखील, मोइरेच्या गुणधर्मांवर इलेक्ट्रॉन सहसंबंधाचा प्रभाव सारखाच असतो. भविष्यात, इन्सुलेटिंग अवस्थेच्या स्पिन व्हॅलींचा अभ्यास केला जाईल आणि कमी तापमानावर एक नवीन सुपरकंडक्टिंग अवस्थेचा अभ्यास केला जाईल. या वर्तनाचे मूळ समजून घेण्यासाठी सैद्धांतिक प्रयत्नांसह प्रायोगिक संशोधन एकत्र केले जाईल.
पोस्ट वेळ: ऑक्टोबर-०८-२०१९