"म्याजिक एंगल" ट्विस्टेड बाइलेयर ग्राफिन (TBLG) भनिने विज्ञान र क्वान्टम भौतिकशास्त्रमा मोहर स्ट्राइप्स र फ्ल्याट बेल्टको व्यवहारले वैज्ञानिकहरूको ठूलो चासो आकर्षित गरेको छ, यद्यपि धेरै गुणहरूले तातो बहसको सामना गर्छन्। साइन्स प्रोग्रेस जर्नलमा प्रकाशित एक नयाँ अध्ययनमा, एमिलियो कोलेडो र संयुक्त राज्य अमेरिका र जापानको भौतिक विज्ञान र सामग्री विज्ञान विभागका वैज्ञानिकहरूले ट्विस्टेड बाइलेयर ग्राफिनमा सुपरकन्डक्टिभिटी र समानता अवलोकन गरे। मोट इन्सुलेटर अवस्थामा लगभग ०.९३ डिग्रीको ट्विस्ट कोण छ। यो कोण अघिल्लो अध्ययनमा गणना गरिएको "म्याजिक कोण" कोण (१.१°) भन्दा १५% सानो छ। यो अध्ययनले देखाउँछ कि ट्विस्टेड बाइलेयर ग्राफिनको "म्याजिक कोण" दायरा पहिले अपेक्षा गरिएको भन्दा ठूलो छ।
यस अध्ययनले क्वान्टम भौतिकीमा प्रयोगको लागि ट्विस्टेड बाइलेयर ग्राफिनमा बलियो क्वान्टम घटनालाई बुझ्नको लागि प्रशस्त नयाँ जानकारी प्रदान गर्दछ। भौतिकशास्त्रीहरूले "ट्विस्ट्रोनिक्स" लाई ग्राफिनमा मोइरे र फ्ल्याट ब्यान्डहरू उत्पादन गर्न छेउछाउका भ्यान डेर वाल्स तहहरू बीचको सापेक्ष ट्विस्ट कोणको रूपमा परिभाषित गर्छन्। यो अवधारणा वर्तमान प्रवाह प्राप्त गर्न दुई-आयामी सामग्रीहरूमा आधारित उपकरण गुणहरूलाई उल्लेखनीय रूपमा परिवर्तन र अनुकूलन गर्ने नयाँ र अद्वितीय विधि बनेको छ। "ट्विस्ट्रोनिक्स" को उल्लेखनीय प्रभाव अनुसन्धानकर्ताहरूको अग्रगामी कार्यमा उदाहरणीय थियो, जसले प्रदर्शन गर्यो कि जब दुई एकल-तह ग्राफिन तहहरू θ=1.1±0.1° को "जादुई कोण" ट्विस्ट कोणमा स्ट्याक गरिन्छ, एक धेरै समतल ब्यान्ड देखा पर्दछ। ।
यस अध्ययनमा, ट्विस्टेड बाइलेयर ग्राफिन (TBLG) मा, "जादुई कोण" मा सुपरल्याटिसको पहिलो माइक्रोस्ट्रिप (संरचनात्मक विशेषता) को इन्सुलेट चरण अर्ध-भरिएको थियो। अनुसन्धान टोलीले निर्धारण गर्यो कि यो मोट इन्सुलेटर (सुपरकन्डक्टिङ गुणहरू भएको इन्सुलेटर) हो जसले थोरै उच्च र कम डोपिङ स्तरहरूमा सुपरकन्डक्टिभिटी प्रदर्शन गर्दछ। चरण रेखाचित्रले सुपरकन्डक्टिङ ट्रान्जिसन तापमान (Tc) र फर्मी तापमान (Tf) बीचको उच्च तापक्रम सुपरकन्डक्टर देखाउँछ। यो अनुसन्धानले ग्राफिन ब्यान्ड संरचना, टोपोलोजी र अतिरिक्त "जादुई कोण" अर्धचालक प्रणालीहरूमा ठूलो चासो र सैद्धान्तिक बहस निम्त्यायो। मूल सैद्धान्तिक रिपोर्टको तुलनामा, प्रयोगात्मक अनुसन्धान दुर्लभ छ र भर्खरै सुरु भएको छ। यस अध्ययनमा, टोलीले "जादुई कोण" ट्विस्टेड बाइलेयर ग्राफिनमा प्रसारण मापनहरू सञ्चालन गर्यो जसले सान्दर्भिक इन्सुलेट र सुपरकन्डक्टिङ अवस्थाहरू देखाउँछ।
०.९३ ± ०.०१ को अप्रत्याशित रूपमा विकृत कोण, जुन स्थापित "जादुई कोण" भन्दा १५% सानो छ, आजसम्म रिपोर्ट गरिएको सबैभन्दा सानो पनि हो र सुपरकन्डक्टिङ गुणहरू प्रदर्शन गर्दछ। यी नतिजाहरूले संकेत गर्दछ कि नयाँ सहसम्बन्ध अवस्था ग्राफिनको पहिलो माइक्रोस्ट्रिपभन्दा बाहिर, प्राथमिक "जादुई कोण" भन्दा कम, "जादुई कोण" ट्विस्टेड बाइलेयर ग्राफिनमा देखा पर्न सक्छ। यी "जादुई हर्न" ट्विस्टेड बाइलेयर ग्राफिन उपकरणहरू निर्माण गर्न, टोलीले "टियर एण्ड स्ट्याक" दृष्टिकोण प्रयोग गर्यो। हेक्सागोनल बोरोन नाइट्राइड (BN) तहहरू बीचको संरचनालाई समेटिएको छ; Cr/Au (क्रोमियम/सुन) किनारा सम्पर्कहरूमा जोडिएका धेरै तारहरू सहित हल रड ज्यामितिमा ढाँचाबद्ध गरिएको छ। सम्पूर्ण "जादुई कोण" ट्विस्टेड बाइलेयर ग्राफिन उपकरण पछाडिको ढोकाको रूपमा प्रयोग गरिएको ग्राफिन तहको माथि बनाइएको थियो।
वैज्ञानिकहरूले पम्प गरिएको HE4 र HE3 क्रायोस्टेटहरूमा उपकरणहरू मापन गर्न मानक प्रत्यक्ष प्रवाह (DC) र वैकल्पिक प्रवाह (AC) लक गर्ने प्रविधिहरू प्रयोग गर्छन्। टोलीले उपकरणको अनुदैर्ध्य प्रतिरोध (Rxx) र विस्तारित गेट भोल्टेज (VG) दायरा बीचको सम्बन्ध रेकर्ड गर्यो र १.७K को तापक्रममा चुम्बकीय क्षेत्र B गणना गर्यो। सानो इलेक्ट्रोन-प्वाल असममितता "जादुई कोण" ट्विस्टेड बाइलेयर ग्राफिन उपकरणको अन्तर्निहित गुणको रूपमा अवलोकन गरिएको थियो। अघिल्ला रिपोर्टहरूमा अवलोकन गरिएझैं, टोलीले यी परिणामहरू रेकर्ड गर्यो र अहिलेसम्म सुपरकन्डक्टिङ भएका रिपोर्टहरूको विस्तृत विवरण दियो। विशेषता "जादुई कोण" ले बाइलेयर ग्राफिन उपकरणको न्यूनतम टोर्सन कोणलाई ट्विस्ट गर्छ। ल्यान्डाउ फ्यान चार्टको नजिकबाट जाँच गर्दा, अनुसन्धानकर्ताहरूले केही उल्लेखनीय सुविधाहरू प्राप्त गरे।
उदाहरणका लागि, आधा भरणमा शिखर र ल्यान्डाउ स्तरको दुई-गुणा पतन पहिले अवलोकन गरिएको क्षण-जस्तो इन्सुलेशन अवस्थाहरूसँग मिल्दोजुल्दो छ। टोलीले अनुमानित स्पिन उपत्यका SU(4) को सममितिमा ब्रेक र नयाँ अर्ध-कण फर्मी सतहको गठन देखायो। यद्यपि, विवरणहरूलाई थप विस्तृत निरीक्षण आवश्यक छ। सुपरकन्डक्टिभिटीको उपस्थिति पनि अवलोकन गरिएको थियो, जसले अघिल्लो अध्ययनहरू जस्तै Rxx (अनुदैर्ध्य प्रतिरोध) बढायो। त्यसपछि टोलीले सुपरकन्डक्टिभिटी चरणको क्रिटिकल तापक्रम (Tc) को जाँच गर्यो। यस नमूनामा सुपरकन्डक्टरहरूको इष्टतम डोपिङको लागि कुनै डेटा प्राप्त नभएकोले, वैज्ञानिकहरूले ०.५K सम्मको क्रिटिकल तापक्रम अनुमान गरे। यद्यपि, यी उपकरणहरू सुपरकन्डक्टिभिटी अवस्थाबाट स्पष्ट डेटा प्राप्त गर्न सक्षम नभएसम्म अप्रभावी हुन्छन्। सुपरकन्डक्टिभिटी अवस्थाको थप अनुसन्धान गर्न, अनुसन्धानकर्ताहरूले विभिन्न वाहक घनत्वहरूमा उपकरणको चार-टर्मिनल भोल्टेज-करन्ट (VI) विशेषताहरू मापन गरे।
प्राप्त प्रतिरोधले देखाउँछ कि सुपर करेन्ट ठूलो घनत्व दायरामा अवलोकन गरिन्छ र समानान्तर चुम्बकीय क्षेत्र लागू गर्दा सुपर करेन्टको दमन देखाउँछ। अध्ययनमा अवलोकन गरिएको व्यवहारमा अन्तर्दृष्टि प्राप्त गर्न, अनुसन्धानकर्ताहरूले बिस्ट्रिट्जर-म्याकडोनाल्ड मोडेल र सुधारिएका प्यारामिटरहरू प्रयोग गरेर "म्याजिक एंगल" ट्विस्टेड बाइलेयर ग्राफिन उपकरणको मोइर ब्यान्ड संरचना गणना गरे। "म्याजिक एंगल" कोणको अघिल्लो गणनाको तुलनामा, गणना गरिएको कम ऊर्जा मोइर ब्यान्ड उच्च ऊर्जा ब्यान्डबाट अलग गरिएको छैन। यद्यपि उपकरणको ट्विस्ट कोण अन्यत्र गणना गरिएको "म्याजिक एंगल" कोण भन्दा सानो छ, उपकरणमा एक घटना छ जुन अघिल्लो अध्ययनहरू (मोर्ट इन्सुलेशन र सुपरकन्डक्टिभिटी) सँग जोडिएको छ, जुन भौतिकशास्त्रीहरूले अप्रत्याशित र सम्भाव्य पाए।
ठूलो घनत्व (प्रत्येक ऊर्जामा उपलब्ध अवस्थाहरूको संख्या) मा व्यवहारको थप मूल्याङ्कन गरेपछि, वैज्ञानिकहरूले अवलोकन गरेका विशेषताहरू नयाँ उदीयमान सम्बन्धित इन्सुलेशन अवस्थाहरूलाई श्रेय दिइन्छ। भविष्यमा, इन्सुलेशनको विषम अवस्था बुझ्न र तिनीहरूलाई क्वान्टम स्पिन तरल पदार्थको रूपमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ कि भनेर निर्धारण गर्न राज्यहरूको घनत्व (DOS) को थप विस्तृत अध्ययन गरिनेछ। यस तरिकाले, वैज्ञानिकहरूले सानो ट्विस्ट कोण (०.९३°) भएको ट्विस्टेड बाइलेयर ग्राफिन उपकरणमा मोक्स-जस्तो इन्सुलेट अवस्था नजिकै सुपरकन्डक्टिभिटी अवलोकन गरे। यो अध्ययनले देखाउँछ कि यति सानो कोण र उच्च घनत्वमा पनि, मोइरेको गुणहरूमा इलेक्ट्रोन सहसम्बन्धको प्रभाव समान छ। भविष्यमा, इन्सुलेट चरणको स्पिन उपत्यकाहरूको अध्ययन गरिनेछ, र कम तापक्रममा नयाँ सुपरकन्डक्टिङ चरणको अध्ययन गरिनेछ। यस व्यवहारको उत्पत्ति बुझ्नको लागि सैद्धान्तिक प्रयासहरूसँग प्रयोगात्मक अनुसन्धानलाई संयोजन गरिनेछ।
पोस्ट समय: अक्टोबर-०८-२०१९