Понашање Морових пруга и равних појасева у науци о науци и квантној физици названих „Магични угао“ увијеног двослојног графена (TBLG) привукло је велико интересовање научника, иако се многа својства суочавају са жестоком дебатом. У новој студији објављеној у часопису Science Progress, Емилио Коледо и научници са Одељења за физику и науку о материјалима у Сједињеним Државама и Јапану приметили су суперпроводљивост и аналогију у увијеном двослојном графену. Мотов изолатор има угао увијања од око 0,93 степена. Овај угао је 15% мањи од угла „магичног угла“ (1,1°) израчунатог у претходној студији. Ова студија показује да је опсег „магичног угла“ увијеног двослојног графена већи него што се раније очекивало.
Ова студија пружа мноштво нових информација за дешифровање јаких квантних феномена у увијеном двослојном графену за примене у квантној физици. Физичари дефинишу „Твистронику“ као релативни угао увијања између суседних ван дер Валсових слојева како би се произвеле моаре и равне траке у графену. Овај концепт је постао нова и јединствена метода за значајно мењање и прилагођавање својстава уређаја заснованих на дводимензионалним материјалима ради постизања протока струје. Изузетан ефекат „Твистронике“ је илустрован у пионирском раду истраживача, показујући да када се два једнослојна слоја графена наслагају под „магичним углом“ увијања од θ=1,1±0,1°, појављује се веома равна трака.
У овој студији, код увијеног двослојног графена (TBLG), изолациона фаза прве микротраке (структурне карактеристике) суперрешетке под „магичним углом“ била је полупопуњена. Истраживачки тим је утврдио да је ово Мотов изолатор (изолатор са суперпроводним својствима) који показује суперпроводљивост на нешто вишим и нижим нивоима допирања. Фазни дијаграм приказује високотемпературни суперпроводник између температуре суперпроводног прелаза (Tc) и Фермијеве температуре (Tf). Ово истраживање је довело до великог интересовања и теоријске дебате о структури графенских трака, топологији и додатним полупроводничким системима „магичног угла“. У поређењу са оригиналним теоријским извештајем, експериментална истраживања су ретка и тек су почела. У овој студији, тим је спровео мерења трансмисије на увијеном двослојном графену под „магичним углом“, показујући релевантна изолациона и суперпроводна стања.
Неочекивано искривљени угао од 0,93 ± 0,01, што је 15% мање од утврђеног „Магичног угла“, такође је најмањи до сада пријављени и показује суперпроводна својства. Ови резултати указују на то да се ново стање корелације може појавити у увијеном двослојном графену „Магичног угла“, ниже од примарног „магичног угла“, иза прве микротраке графена. Да би направили ове уређаје од увијеног двослојног графена „магични рог“, тим је користио приступ „кидања и слагања“. Структура између хексагоналних слојева боровог нитрида (BN) је капсулирана; обликована у геометрију Холовог штапа са више жица повезаних са Cr/Au (хром/злато) ивичним контактима. Читав уређај од увијеног двослојног графена „Магичног угла“ је направљен преко слоја графена који се користи као задња капија.
Научници користе стандардне технике закључавања једносмерне (DC) и наизменичне (AC) струје за мерење уређаја у пумпаним криостатима HE4 и HE3. Тим је забележио везу између уздужног отпора уређаја (Rxx) и опсега проширеног напона капије (VG) и израчунао магнетно поље B на температури од 1,7 K. Уочено је да је мала асиметрија електрона и шупљине инхерентно својство уређаја са увијеним двослојним графеном „Магични угао“. Као што је примећено у претходним извештајима, тим је забележио ове резултате и детаљно описао извештаје који су до сада били суперпроводљиви. Карактеристични „Магични угао“ увија минимални угао торзије двослојног графенског уређаја. Пажљивијим испитивањем Ландауовог лепезастог дијаграма, истраживачи су открили неке значајне карактеристике.
На пример, врх на пола попуњености и двострука дегенерација Ландауовог нивоа су у складу са претходно примећеним изолационим стањима сличним моменту. Тим је показао прекид симетрије приближне спинске долине SU(4) и формирање нове квазичестичне Фермијеве површине. Међутим, детаљи захтевају детаљнији преглед. Такође је примећена појава суперпроводљивости, што је повећало Rxx (лонгитудинални отпор), слично претходним студијама. Тим је затим испитао критичну температуру (Tc) суперпроводне фазе. Пошто нису добијени подаци за оптимално допирање суперпроводника у овом узорку, научници су претпоставили критичну температуру до 0,5K. Међутим, ови уређаји постају неефикасни док не буду у могућности да добију јасне податке из суперпроводног стања. Да би даље истражили суперпроводно стање, истраживачи су измерили карактеристике напона и струје (VI) на четири терминала уређаја при различитим густинама носилаца.
Добијени отпор показује да се суперструја примећује у већем опсегу густине и показује сузбијање суперструје када се примени паралелно магнетно поље. Да би стекли увид у понашање примећено у студији, истраживачи су израчунали структуру Моарове траке уређаја са увијеним двослојним графеном „Магични угао“ користећи Бистрицер-Макдоналд модел и побољшане параметре. У поређењу са претходним прорачуном угла „Магичног угла“, израчуната Моарова трака ниске енергије није изолована од траке високе енергије. Иако је угао увијања уређаја мањи од угла „магичног угла“ израчунатог на другом месту, уређај има феномен који је снажно повезан са претходним студијама (Мортова изолација и суперпроводљивост), за који су физичари утврдили да је неочекиван и изводљив.
Након даље евалуације понашања при великим густинама (број доступних стања на свакој енергији), карактеристике које су научници посматрали приписују се новонасталим повезаним изолационим стањима. У будућности ће бити спроведена детаљнија студија густине стања (DOS) како би се разумело непарно стање изолације и утврдило да ли се она могу класификовати као квантне спинске течности. На овај начин, научници су посматрали суперпроводљивост близу Моксовог изолационог стања у увијеном двослојном графенском уређају са малим углом увијања (0,93°). Ова студија показује да је чак и при тако малим угловима и високим густинама, ефекат електронске корелације на својства моаре ефекта исти. У будућности ће се проучавати спинске долине изолационе фазе, а нова суперпроводна фаза ће се проучавати на нижој температури. Експериментална истраживања ће бити комбинована са теоријским напорима да се разуме порекло овог понашања.
Време објаве: 08. окт. 2019.