கிராஃபீன் மீக்கடத்துத்திறன் மிகவும் கவர்ச்சிகரமானது! சமீபத்திய கண்டுபிடிப்பு: கிராஃபீனில் உள்ள "மாய கோணத்தின்" வரம்பு எதிர்பார்த்ததை விட பெரியது.

அறிவியல் மற்றும் குவாண்டம் இயற்பியலில் "மேஜிக் ஆங்கிள்" ட்விஸ்டட் பைலேயர் கிராஃபீன் (TBLG) எனப்படும் மோர் கோடுகள் மற்றும் தட்டையான பெல்ட்களின் நடத்தை விஞ்ஞானிகளிடமிருந்து மிகுந்த ஆர்வத்தை ஈர்த்துள்ளது, இருப்பினும் பல பண்புகள் சூடான விவாதத்தை எதிர்கொள்கின்றன. சயின்ஸ் ப்ரோக்ரஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு புதிய ஆய்வில், எமிலியோ கோலிடோ மற்றும் அமெரிக்கா மற்றும் ஜப்பானில் உள்ள இயற்பியல் மற்றும் பொருட்கள் அறிவியல் துறையின் விஞ்ஞானிகள் முறுக்கப்பட்ட பைலேயர் கிராஃபீனில் மீக்கடத்துத்திறன் மற்றும் ஒப்புமையைக் கவனித்தனர். மோட் இன்சுலேட்டர் நிலை சுமார் 0.93 டிகிரி திருப்பக் கோணத்தைக் கொண்டுள்ளது. இந்த கோணம் முந்தைய ஆய்வில் கணக்கிடப்பட்ட "மேஜிக் கோணம்" கோணத்தை (1.1°) விட 15% சிறியது. இந்த ஆய்வு முறுக்கப்பட்ட பைலேயர் கிராஃபீனின் "மேஜிக் கோணம்" வரம்பு முன்பு எதிர்பார்த்ததை விட பெரியது என்பதைக் காட்டுகிறது.

இந்த ஆய்வு, குவாண்டம் இயற்பியலில் பயன்பாடுகளுக்கு முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபீனில் உள்ள வலுவான குவாண்டம் நிகழ்வுகளைப் புரிந்துகொள்வதற்கு ஏராளமான புதிய தகவல்களை வழங்குகிறது. இயற்பியலாளர்கள் "ட்விஸ்ட்ரானிக்ஸ்" என்பதை அருகிலுள்ள வான் டெர் வால்ஸ் அடுக்குகளுக்கு இடையேயான ஒப்பீட்டு திருப்ப கோணமாக வரையறுக்கின்றனர், இது கிராஃபீனில் மோயர் மற்றும் தட்டையான பட்டைகளை உருவாக்குகிறது. இந்த கருத்து, மின்னோட்ட ஓட்டத்தை அடைய இரு பரிமாணப் பொருட்களின் அடிப்படையில் சாதன பண்புகளை கணிசமாக மாற்றுவதற்கும் தனிப்பயனாக்குவதற்கும் ஒரு புதிய மற்றும் தனித்துவமான முறையாக மாறியுள்ளது. "ட்விஸ்ட்ரானிக்ஸ்" இன் குறிப்பிடத்தக்க விளைவு ஆராய்ச்சியாளர்களின் முன்னோடிப் பணியில் எடுத்துக்காட்டுகிறது, இரண்டு ஒற்றை அடுக்கு கிராஃபீன் அடுக்குகள் θ=1.1±0.1° என்ற "மாய கோண" திருப்ப கோணத்தில் அடுக்கி வைக்கப்படும்போது, ​​ஒரு தட்டையான பட்டை தோன்றும் என்பதை நிரூபிக்கிறது. .

இந்த ஆய்வில், முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபீனில் (TBLG), "மேஜிக் கோணத்தில்" உள்ள சூப்பர்லட்டிஸின் முதல் மைக்ரோஸ்ட்ரிப்பின் (கட்டமைப்பு அம்சம்) இன்சுலேட்டிங் கட்டம் பாதி நிரப்பப்பட்டிருந்தது. இது சற்று அதிக மற்றும் குறைந்த டோப்பிங் நிலைகளில் மீக்கடத்துத்திறனை வெளிப்படுத்தும் ஒரு மோட் இன்சுலேட்டர் (மீக்கடத்தும் பண்புகளைக் கொண்ட ஒரு இன்சுலேட்டர்) என்று ஆராய்ச்சி குழு தீர்மானித்தது. மீக்கடத்தும் மாற்ற வெப்பநிலை (Tc) மற்றும் ஃபெர்மி வெப்பநிலை (Tf) ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உயர் வெப்பநிலை மீக்கடத்தியை கட்ட வரைபடம் காட்டுகிறது. இந்த ஆராய்ச்சி கிராஃபென் பேண்ட் அமைப்பு, இடவியல் மற்றும் கூடுதல் "மேஜிக் ஆங்கிள்" குறைக்கடத்தி அமைப்புகள் பற்றிய மிகுந்த ஆர்வத்திற்கும் தத்துவார்த்த விவாதத்திற்கும் வழிவகுத்தது. அசல் கோட்பாட்டு அறிக்கையுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​சோதனை ஆராய்ச்சி அரிதானது மற்றும் இப்போதுதான் தொடங்கியுள்ளது. இந்த ஆய்வில், தொடர்புடைய மின்கடத்தும் மற்றும் மீக்கடத்தும் நிலைகளைக் காட்டும் "மேஜிக் ஆங்கிள்" முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபீனில் குழு பரிமாற்ற அளவீடுகளை நடத்தியது.

எதிர்பாராத விதமாக சிதைந்த கோணம் 0.93 ± 0.01 ஆகும், இது நிறுவப்பட்ட "மேஜிக் ஆங்கிளை" விட 15% சிறியது, இது இன்றுவரை அறிவிக்கப்பட்டவற்றில் மிகச் சிறியது மற்றும் மீக்கடத்தும் பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது. புதிய தொடர்பு நிலை கிராபெனின் முதல் மைக்ரோஸ்ட்ரிப்பிற்கு அப்பால், முதன்மை "மேஜிக் கோணத்தை" விடக் குறைவான "மேஜிக் ஆங்கிள்" முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராபெனில் தோன்றக்கூடும் என்பதை இந்த முடிவுகள் குறிப்பிடுகின்றன. இந்த "மேஜிக் ஹார்ன்" முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராபெனின் சாதனங்களை உருவாக்க, குழு "கிழித்து அடுக்கி வைக்கும்" அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்தியது. அறுகோண போரான் நைட்ரைடு (BN) அடுக்குகளுக்கு இடையிலான அமைப்பு இணைக்கப்பட்டுள்ளது; Cr/Au (குரோமியம்/தங்கம்) விளிம்பு தொடர்புகளுடன் இணைக்கப்பட்ட பல கம்பிகளுடன் ஹால் ராட் வடிவவியலில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. முழு "மேஜிக் ஆங்கிள்" முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராபெனின் சாதனமும் பின்புற வாயிலாகப் பயன்படுத்தப்படும் கிராபெனின் அடுக்கின் மேல் புனையப்பட்டது.

பம்ப் செய்யப்பட்ட HE4 மற்றும் HE3 கிரையோஸ்டாட்களில் உள்ள சாதனங்களை அளவிட விஞ்ஞானிகள் நிலையான நேரடி மின்னோட்டம் (DC) மற்றும் மாற்று மின்னோட்டம் (AC) பூட்டுதல் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துகின்றனர். சாதனத்தின் நீளமான எதிர்ப்பு (Rxx) மற்றும் நீட்டிக்கப்பட்ட வாயில் மின்னழுத்தம் (VG) வரம்புக்கு இடையிலான உறவை குழு பதிவு செய்து 1.7K வெப்பநிலையில் காந்தப்புலம் B ஐக் கணக்கிட்டது. சிறிய எலக்ட்ரான்-துளை சமச்சீரற்ற தன்மை "மேஜிக் ஆங்கிள்" முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபென் சாதனத்தின் உள்ளார்ந்த பண்பாகக் காணப்பட்டது. முந்தைய அறிக்கைகளில் காணப்பட்டபடி, குழு இந்த முடிவுகளைப் பதிவுசெய்து இதுவரை மீக்கடத்தும் அறிக்கைகளை விவரித்தது. பண்பு "மேஜிக் ஆங்கிள்" இரு அடுக்கு கிராஃபென் சாதனத்தின் குறைந்தபட்ச முறுக்கு கோணத்தைத் திருப்புகிறது. லாண்டாவ் விசிறி விளக்கப்படத்தை நெருக்கமாக ஆய்வு செய்ததன் மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்கள் சில குறிப்பிடத்தக்க அம்சங்களைப் பெற்றனர்.

உதாரணமாக, பாதி நிரப்பப்பட்டிருக்கும் உச்சநிலை மற்றும் லேண்டாவ் மட்டத்தின் இரு மடங்கு சிதைவு ஆகியவை முன்னர் கவனிக்கப்பட்ட தருணம் போன்ற காப்பு நிலைகளுடன் ஒத்துப்போகின்றன. தோராயமான சுழல் பள்ளத்தாக்கு SU(4) இன் சமச்சீரில் ஒரு முறிவு மற்றும் ஒரு புதிய அரை-துகள் ஃபெர்மி மேற்பரப்பின் உருவாக்கம் ஆகியவற்றை குழு காட்டியது. இருப்பினும், விவரங்களுக்கு இன்னும் விரிவான ஆய்வு தேவைப்படுகிறது. மீக்கடத்துத்திறனின் தோற்றமும் காணப்பட்டது, இது முந்தைய ஆய்வுகளைப் போலவே Rxx (நீளவாட்டு எதிர்ப்பு) அதிகரித்தது. பின்னர் குழு மீக்கடத்தும் கட்டத்தின் முக்கியமான வெப்பநிலையை (Tc) ஆய்வு செய்தது. இந்த மாதிரியில் மீக்கடத்தும்களின் உகந்த டோப்பிங்கிற்கான தரவு எதுவும் பெறப்படாததால், விஞ்ஞானிகள் 0.5K வரை முக்கியமான வெப்பநிலையைக் கருதினர். இருப்பினும், இந்த சாதனங்கள் மீக்கடத்தும் நிலையிலிருந்து தெளிவான தரவைப் பெறும் வரை பயனற்றதாகிவிடும். மீக்கடத்தும் நிலையை மேலும் ஆராய, ஆராய்ச்சியாளர்கள் வெவ்வேறு கேரியர் அடர்த்திகளில் சாதனத்தின் நான்கு-முனைய மின்னழுத்த-மின்னோட்ட (VI) பண்புகளை அளவிட்டனர்.

பெறப்பட்ட எதிர்ப்பு, அதிக அடர்த்தி வரம்பில் சூப்பர் மின்னோட்டம் காணப்படுவதைக் காட்டுகிறது மற்றும் ஒரு இணையான காந்தப்புலம் பயன்படுத்தப்படும்போது சூப்பர் மின்னோட்டத்தை அடக்குவதைக் காட்டுகிறது. ஆய்வில் காணப்பட்ட நடத்தை பற்றிய நுண்ணறிவைப் பெற, ஆராய்ச்சியாளர்கள் பிஸ்ட்ரிட்சர்-மெக்டொனால்ட் மாதிரி மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட அளவுருக்களைப் பயன்படுத்தி "மேஜிக் ஆங்கிள்" முறுக்கப்பட்ட பைலேயர் கிராஃபீன் சாதனத்தின் மோயர் பட்டை அமைப்பைக் கணக்கிட்டனர். "மேஜிக் ஆங்கிள்" கோணத்தின் முந்தைய கணக்கீட்டோடு ஒப்பிடும்போது, ​​கணக்கிடப்பட்ட குறைந்த ஆற்றல் மோயர் பட்டை உயர் ஆற்றல் பட்டையிலிருந்து தனிமைப்படுத்தப்படவில்லை. சாதனத்தின் திருப்ப கோணம் வேறு இடங்களில் கணக்கிடப்பட்ட "மேஜிக் ஆங்கிள்" கோணத்தை விட சிறியதாக இருந்தாலும், சாதனம் முந்தைய ஆய்வுகளுடன் (மோர்ட் இன்சுலேஷன் மற்றும் சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி) வலுவாக தொடர்புடைய ஒரு நிகழ்வைக் கொண்டுள்ளது, இது இயற்பியலாளர்கள் எதிர்பாராததாகவும் சாத்தியமானதாகவும் கண்டறிந்தனர்.

பெரிய அடர்த்திகளில் (ஒவ்வொரு ஆற்றலிலும் கிடைக்கும் நிலைகளின் எண்ணிக்கை) நடத்தையை மேலும் மதிப்பிட்ட பிறகு, விஞ்ஞானிகளால் கவனிக்கப்பட்ட பண்புகள் புதிதாக உருவாகும் தொடர்புடைய காப்பு நிலைகளுக்குக் காரணம் என்று கூறப்படுகிறது. எதிர்காலத்தில், காப்புத்தன்மையின் ஒற்றைப்படை நிலையைப் புரிந்துகொள்வதற்கும், அவற்றை குவாண்டம் சுழல் திரவங்களாக வகைப்படுத்த முடியுமா என்பதைத் தீர்மானிப்பதற்கும் நிலைகளின் அடர்த்தி (DOS) பற்றிய விரிவான ஆய்வு நடத்தப்படும். இந்த வழியில், விஞ்ஞானிகள் ஒரு சிறிய திருப்ப கோணம் (0.93°) கொண்ட முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபீன் சாதனத்தில் மோக்ஸ் போன்ற மின்கடத்தா நிலைக்கு அருகில் மீக்கடத்துத்தன்மையைக் கவனித்தனர். இந்த ஆய்வு, இவ்வளவு சிறிய கோணங்கள் மற்றும் அதிக அடர்த்திகளில் கூட, மோயரின் பண்புகளில் எலக்ட்ரான் தொடர்புகளின் விளைவு ஒரே மாதிரியாக இருப்பதைக் காட்டுகிறது. எதிர்காலத்தில், மின்கடத்தா கட்டத்தின் சுழல் பள்ளத்தாக்குகள் ஆய்வு செய்யப்படும், மேலும் குறைந்த வெப்பநிலையில் ஒரு புதிய மீக்கடத்து கட்டம் ஆய்வு செய்யப்படும். இந்த நடத்தையின் தோற்றத்தைப் புரிந்துகொள்வதற்கான தத்துவார்த்த முயற்சிகளுடன் பரிசோதனை ஆராய்ச்சி இணைக்கப்படும்.