گرافين جي سپر ڪنڊڪٽيويٽي وڌيڪ پرڪشش آهي! تازي دريافت: گرافين ۾ "جادوئي زاويه" جي حد توقع کان وڌيڪ آهي

سائنس ۽ ڪوانٽم فزڪس جي سائنس ۾ "ميجڪ اينگل" ٽوئسٽڊ بائليئر گرافين (TBLG) نالي موهر پٽين ۽ فليٽ بيلٽن جي رويي سائنسدانن کان وڏي دلچسپي ورتي آهي، جيتوڻيڪ ڪيتريون ئي خاصيتون گرم بحث کي منهن ڏين ٿيون. جرنل سائنس پروگريس ۾ شايع ٿيل هڪ نئين مطالعي ۾، ايميليو ڪوليڊو ۽ آمريڪا ۽ جاپان ۾ فزڪس ۽ مواد سائنس جي شعبي ۾ سائنسدانن ٽوئسٽڊ بائليئر گرافين ۾ سپر ڪنڊڪٽيوٽي ۽ تشبيه جو مشاهدو ڪيو. موٽ انسوليٽر اسٽيٽ ۾ ٽوئسٽڊ بائليئر گرافين ۾ تقريبن 0.93 درجا جو ٽوئسٽ اينگل آهي. هي زاويه پوئين مطالعي ۾ حساب ڪيل "ميجڪ اينگل" اينگل (1.1°) کان 15٪ ننڍو آهي. هي مطالعي ڏيکاري ٿو ته ٽوئسٽڊ بائليئر گرافين جي "ميجڪ اينگل" رينج اڳ جي توقع کان وڏي آهي.

هي مطالعو ڪوانٽم فزڪس ۾ ايپليڪيشنن لاءِ ٽوئسٽ ٿيل بائليئر گرافين ۾ مضبوط ڪوانٽم رجحان کي سمجهڻ لاءِ نئين معلومات جو خزانو فراهم ڪري ٿو. فزڪسسٽ گرافين ۾ موئر ۽ فليٽ بينڊ پيدا ڪرڻ لاءِ ويجهن وين ڊير والز پرتن جي وچ ۾ "ٽوئسٽرونڪس" کي نسبتي ٽوئسٽ اينگل طور بيان ڪن ٿا. هي تصور ڪرنٽ وهڪري حاصل ڪرڻ لاءِ ٻه طرفي مواد جي بنياد تي ڊوائيس جي خاصيتن کي خاص طور تي تبديل ڪرڻ ۽ ترتيب ڏيڻ لاءِ هڪ نئون ۽ منفرد طريقو بڻجي چڪو آهي. "ٽوئسٽرونڪس" جو قابل ذڪر اثر محققن جي اڳواڻي واري ڪم ۾ مثال طور پيش ڪيو ويو، اهو ظاهر ڪندي ته جڏهن ٻه سنگل پرت گرافين پرتون θ=1.1±0.1° جي "جادوئي زاويه" ٽوئسٽ اينگل تي رکيل آهن، هڪ تمام فليٽ بينڊ ظاهر ٿئي ٿو. .

هن مطالعي ۾، ٽوئسٽ ٿيل بائي ليئر گرافين (TBLG) ۾، "جادوئي زاويه" تي سپرليٽس جي پهرين مائڪرو اسٽرپ (ساختي خاصيت) جو موصل مرحلو نيم ڀريل هو. ريسرچ ٽيم اهو طئي ڪيو ته هي هڪ موٽ انسوليٽر (سپر ڪنڊڪٽنگ خاصيتن سان هڪ انسوليٽر) آهي جيڪو ٿوري وڌيڪ ۽ گهٽ ڊوپنگ سطحن تي سپر ڪنڊڪٽيوٽي ڏيکاري ٿو. فيز ڊاگرام سپر ڪنڊڪٽنگ ٽرانزيشن ٽمپريچر (Tc) ۽ فرمي ٽمپريچر (Tf) جي وچ ۾ اعليٰ درجه حرارت سپر ڪنڊڪٽر ڏيکاري ٿو. هن تحقيق جي نتيجي ۾ گرافين بينڊ جي جوڙجڪ، ٽوپولوجي ۽ اضافي "جادوئي زاويه" سيمي ڪنڊڪٽر سسٽم تي وڏي دلچسپي ۽ نظرياتي بحث شروع ٿيو. اصل نظرياتي رپورٽ جي مقابلي ۾، تجرباتي تحقيق ناياب آهي ۽ صرف شروع ٿي آهي. هن مطالعي ۾، ٽيم "جادوئي زاويه" ٽوئسٽ ٿيل بائي ليئر گرافين تي ٽرانسميشن ماپون ڪيون جيڪي لاڳاپيل موصل ۽ سپر ڪنڊڪٽنگ رياستون ڏيکارين ٿيون.

0.93 ± 0.01 جو هڪ غير متوقع طور تي بگڙيل زاويه، جيڪو قائم ڪيل "جادوئي زاويه" کان 15٪ ننڍو آهي، اهو پڻ اڄ تائين رپورٽ ڪيل سڀ کان ننڍو آهي ۽ سپر ڪنڊڪٽنگ خاصيتون ڏيکاري ٿو. اهي نتيجا ظاهر ڪن ٿا ته نئين رابطي جي حالت "جادوئي زاويه" ٽوسٽ ٿيل بائليئر گرافين ۾ ظاهر ٿي سگهي ٿي، بنيادي "جادوئي زاويه" کان گهٽ، گرافين جي پهرين مائڪرو اسٽرپ کان ٻاهر. انهن "جادوئي هارن" ٽوسٽ ٿيل بائليئر گرافين ڊوائيسز کي ٺاهڻ لاءِ، ٽيم هڪ "ٽيئر اينڊ اسٽيڪ" اپروچ استعمال ڪيو. هيڪساگونل بوران نائٽرائڊ (BN) پرتن جي وچ ۾ جوڙجڪ کي ڪيپسول ڪيو ويو آهي؛ هڪ هال راڊ جيوميٽري ۾ نموني سان ڪيترن ئي تارن سان Cr/Au (ڪروميم/گولڊ) ايج رابطن سان ڳنڍيل آهي. سڄو "جادوئي زاويه" ٽوسٽ ٿيل بائليئر گرافين ڊوائيس پوئين گيٽ طور استعمال ٿيندڙ گرافين پرت جي چوٽي تي ٺهيل هو.

سائنسدان پمپ ٿيل HE4 ۽ HE3 ڪرائوسٽٽس ۾ ڊوائيسز کي ماپڻ لاءِ معياري سڌي ڪرنٽ (DC) ۽ متبادل ڪرنٽ (AC) لاڪنگ ٽيڪنڪ استعمال ڪندا آهن. ٽيم ڊوائيس جي طول بلد مزاحمت (Rxx) ۽ وڌايل گيٽ وولٽيج (VG) رينج جي وچ ۾ تعلق کي رڪارڊ ڪيو ۽ 1.7K جي گرمي پد تي مقناطيسي فيلڊ B جو حساب لڳايو. ننڍي اليڪٽران-سوراخ جي عدم توازن کي "ميجڪ اينگل" ٽوئسٽ ٿيل بائليئر گرافين ڊيوائس جي هڪ موروثي ملڪيت طور ڏٺو ويو. جيئن پوئين رپورٽن ۾ ڏٺو ويو، ٽيم انهن نتيجن کي رڪارڊ ڪيو ۽ انهن رپورٽن کي تفصيل سان بيان ڪيو جيڪي هاڻي تائين سپر ڪنڊڪٽنگ ڪري رهيون آهن. خاصيت "ميجڪ اينگل" بائليئر گرافين ڊيوائس جي گهٽ ۾ گهٽ ٽورشن اينگل کي موڙي ٿو. لينڊاؤ فين چارٽ جي ويجهي جانچ سان، محققن ڪجهه قابل ذڪر خاصيتون حاصل ڪيون.

مثال طور، اڌ ڀرڻ تي چوٽي ۽ لينڊو سطح جي ٻٽي-گنا زوال اڳ ۾ مشاهدو ڪيل لمحي جهڙيون موصليت واريون حالتون سان مطابقت رکن ٿيون. ٽيم تقريبن اسپن وادي SU(4) جي توازن ۾ هڪ وقفو ۽ هڪ نئين ڪواسي پارٽيڪل فرمي مٿاڇري جي ٺهڻ کي ڏيکاريو. بهرحال، تفصيلن کي وڌيڪ تفصيلي معائنو جي ضرورت آهي. سپر ڪنڊڪٽيويٽي جو ظاهر پڻ ڏٺو ويو، جنهن پوئين مطالعي وانگر Rxx (ڊگهي مزاحمت) کي وڌايو. ٽيم پوءِ سپر ڪنڊڪٽيويٽي جي نازڪ درجه حرارت (Tc) جو معائنو ڪيو. جيئن ته هن نموني ۾ سپر ڪنڊڪٽيرز جي بهترين ڊوپنگ لاءِ ڪو به ڊيٽا حاصل نه ڪيو ويو، سائنسدانن 0.5K تائين نازڪ درجه حرارت فرض ڪيو. بهرحال، اهي ڊوائيس غير موثر ٿي ويندا آهن جيستائين اهي سپر ڪنڊڪٽينگ رياست مان واضح ڊيٽا حاصل ڪرڻ جي قابل نه ٿين. سپر ڪنڊڪٽينگ رياست جي وڌيڪ جاچ ڪرڻ لاءِ، محققن مختلف ڪيريئر کثافتن تي ڊوائيس جي چار ٽرمينل وولٽيج-ڪرنٽ (VI) خاصيتن کي ماپيو.

حاصل ڪيل مزاحمت ڏيکاري ٿي ته سپر ڪرنٽ هڪ وڏي کثافت جي حد تي ڏٺو ويندو آهي ۽ هڪ متوازي مقناطيسي ميدان لاڳو ٿيڻ تي سپر ڪرنٽ جي دٻاءُ کي ڏيکاري ٿو. مطالعي ۾ مشاهدو ڪيل رويي ۾ بصيرت حاصل ڪرڻ لاءِ، محققن بيسٽرٽزر-ميڪ ڊونلڊ ماڊل ۽ بهتر پيرا ميٽرز استعمال ڪندي "ميجڪ اينگل" ٽوئسٽ ٿيل بائليئر گرافين ڊيوائس جي موئر بينڊ جي جوڙجڪ جو حساب لڳايو. "ميجڪ اينگل" زاويه جي پوئين حساب جي مقابلي ۾، حساب ڪيل گهٽ توانائي موئر بينڊ کي اعلي توانائي بينڊ کان الڳ نه ڪيو ويو آهي. جيتوڻيڪ ڊوائيس جو ٽوئسٽ اينگل ٻئي هنڌ حساب ڪيل "ميجڪ اينگل" زاويه کان ننڍو آهي، ڊوائيس ۾ هڪ رجحان آهي جيڪو پوئين مطالعي (مورٽ انسوليشن ۽ سپر ڪنڊڪٽيويٽي) سان مضبوطي سان لاڳاپيل آهي، جيڪو فزڪس دانن غير متوقع ۽ ممڪن سمجهيو.

وڏي کثافت (هر توانائي تي موجود رياستن جو تعداد) تي رويي جو وڌيڪ جائزو وٺڻ کان پوءِ، سائنسدانن پاران مشاهدو ڪيل خاصيتون نئين ابھرندڙ لاڳاپيل موصليت واري رياستن سان منسوب ڪيون ويون آهن. مستقبل ۾، موصليت جي عجيب حالت کي سمجهڻ ۽ اهو طئي ڪرڻ لاءِ ته ڇا انهن کي ڪوانٽم اسپن مائع جي طور تي درجه بندي ڪري سگهجي ٿو، رياستن جي کثافت (DOS) جو وڌيڪ تفصيلي مطالعو ڪيو ويندو. هن طريقي سان، سائنسدانن هڪ ننڍڙي موڙيندڙ زاويه (0.93°) سان هڪ موڙيندڙ بائليئر گرافين ڊيوائس ۾ موڪس جهڙي موصليت واري حالت جي ويجهو سپر ڪنڊڪٽيوٽي جو مشاهدو ڪيو. هي مطالعو ڏيکاري ٿو ته اهڙن ننڍن زاوين ۽ اعلي کثافت تي به، موئر جي خاصيتن تي اليڪٽران جي رابطي جو اثر ساڳيو آهي. مستقبل ۾، موصليت واري مرحلي جي اسپن وادي جو مطالعو ڪيو ويندو، ۽ هڪ نئين سپر ڪنڊڪٽنگ مرحلي جو گهٽ درجه حرارت تي مطالعو ڪيو ويندو. تجرباتي تحقيق کي هن رويي جي اصليت کي سمجهڻ لاءِ نظرياتي ڪوششن سان گڏ ڪيو ويندو.