கிராஃபீனின் மீக்கடத்துத்திறன் மிகவும் கவர்ச்சிகரமானது! சமீபத்திய கண்டுபிடிப்பு: கிராஃபீனில் உள்ள “மாயக் கோணத்தின்” வரம்பு எதிர்பார்த்ததை விடப் பெரியது.

அறிவியல் மற்றும் குவாண்டம் இயற்பியலில் "மாயக் கோணம்" முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபீன் (TBLG) எனப்படும் மோர் பட்டைகள் மற்றும் தட்டையான பட்டைகளின் நடத்தை, பல பண்புகள் தீவிர விவாதத்திற்கு உள்ளான போதிலும், விஞ்ஞானிகளிடமிருந்து பெரும் ஆர்வத்தை ஈர்த்துள்ளது. சயின்ஸ் ப்ராக்ரஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு புதிய ஆய்வில், அமெரிக்கா மற்றும் ஜப்பானில் உள்ள இயற்பியல் மற்றும் பொருள் அறிவியல் துறையைச் சேர்ந்த எமிலியோ கொலெடோ மற்றும் விஞ்ஞானிகள், முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபீனில் மீக்கடத்துத்திறன் மற்றும் ஒப்புமையைக் கண்டறிந்தனர். மோட் மின்காப்பு நிலை சுமார் 0.93 டிகிரி முறுக்குக் கோணத்தைக் கொண்டுள்ளது. இந்தக் கோணம், முந்தைய ஆய்வில் கணக்கிடப்பட்ட "மாயக் கோணம்" (1.1°) கோணத்தை விட 15% சிறியது. முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபீனின் "மாயக் கோணம்" வரம்பு முன்பு எதிர்பார்த்ததை விடப் பெரியது என்பதை இந்த ஆய்வு காட்டுகிறது.

குவாண்டம் இயற்பியலில் பயன்பாடுகளுக்காக, முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபீனில் உள்ள வலிமையான குவாண்டம் நிகழ்வுகளைப் புரிந்துகொள்வதற்கு இந்த ஆய்வு ஏராளமான புதிய தகவல்களை வழங்குகிறது. கிராஃபீனில் மோரே மற்றும் தட்டையான பட்டைகளை உருவாக்குவதற்காக, அருகருகே உள்ள வான் டெர் வால்ஸ் அடுக்குகளுக்கு இடையே உள்ள சார்பு முறுக்குக் கோணத்தை இயற்பியலாளர்கள் "ட்விஸ்ட்ரானிக்ஸ்" என வரையறுக்கின்றனர். மின்னோட்டப் பாய்வை அடைவதற்காக, இரு பரிமாணப் பொருட்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட சாதனங்களின் பண்புகளைக் கணிசமாக மாற்றுவதற்கும் தனிப்பயனாக்குவதற்கும் இந்தக் கருத்து ஒரு புதிய மற்றும் தனித்துவமான முறையாக உருவெடுத்துள்ளது. "ட்விஸ்ட்ரானிக்ஸ்"-இன் குறிப்பிடத்தக்க விளைவானது, ஆராய்ச்சியாளர்களின் முன்னோடிப் பணியில் எடுத்துக்காட்டப்பட்டுள்ளது. அதில், இரண்டு ஒற்றை அடுக்கு கிராஃபீன் அடுக்குகளை θ=1.1±0.1° என்ற "மாயக் கோண" முறுக்குக் கோணத்தில் அடுக்கும்போது, ​​மிகவும் தட்டையான ஒரு பட்டை தோன்றுவது நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது.

இந்த ஆய்வில், முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபீனில் (TBLG), "மாயக் கோணத்தில்" உள்ள சூப்பர்லேட்டிஸின் முதல் மைக்ரோஸ்ட்ரிப்பின் (கட்டமைப்பு அம்சம்) மின்காப்பு நிலை பகுதியளவு நிரப்பப்பட்டிருந்தது. இது ஒரு மோட் மின்காப்புப் பொருள் (மீக்கடத்தும் பண்புகளைக் கொண்ட ஒரு மின்காப்புப் பொருள்) என்றும், இது சற்றே உயர்ந்த மற்றும் குறைந்த டோப்பிங் நிலைகளில் மீக்கடத்துத்திறனை வெளிப்படுத்துகிறது என்றும் ஆய்வுக் குழு கண்டறிந்தது. நிலை வரைபடம், மீக்கடத்து நிலைமாற்ற வெப்பநிலைக்கும் (Tc) ஃபெர்மி வெப்பநிலைக்கும் (Tf) இடையில் உள்ள உயர் வெப்பநிலை மீக்கடத்தியைக் காட்டுகிறது. இந்த ஆய்வு, கிராஃபீனின் பட்டை அமைப்பு, இடவியல் மற்றும் கூடுதல் "மாயக் கோண" குறைக்கடத்தி அமைப்புகள் குறித்து பெரும் ஆர்வத்தையும் கோட்பாட்டு விவாதத்தையும் ஏற்படுத்தியது. அசல் கோட்பாட்டு அறிக்கையுடன் ஒப்பிடுகையில், சோதனை ரீதியான ஆராய்ச்சி அரிதாகவே உள்ளது மற்றும் இப்போதுதான் தொடங்கியுள்ளது. இந்த ஆய்வில், தொடர்புடைய மின்காப்பு மற்றும் மீக்கடத்து நிலைகளைக் காட்டும் "மாயக் கோண" முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபீனில், ஆய்வுக் குழு பரிமாற்ற அளவீடுகளை நடத்தியது.

எதிர்பாராத விதமாக 0.93 ± 0.01 என உருக்குலைந்த கோணம், நிறுவப்பட்ட "மாயக் கோணத்தை" விட 15% சிறியது. இது இன்றுவரை அறிவிக்கப்பட்டதிலேயே மிகச்சிறிய கோணமாகவும் இருப்பதுடன், மீக்கடத்தும் பண்புகளையும் வெளிப்படுத்துகிறது. இந்த முடிவுகள், கிராஃபீனின் முதல் நுண்பட்டைக்கு அப்பால், முதன்மை "மாயக் கோணத்தை" விடக் கீழே, "மாயக் கோணம்" முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபீனில் புதிய ஒட்டுறவு நிலை தோன்றக்கூடும் என்பதைக் காட்டுகின்றன. இந்த "மாயக் கொம்பு" முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபீன் சாதனங்களை உருவாக்க, குழுவினர் "கிழித்து அடுக்கும்" அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்தினர். அறுகோண போரான் நைட்ரைடு (BN) அடுக்குகளுக்கு இடையேயான அமைப்பு உறையிடப்பட்டு, Cr/Au (குரோமியம்/தங்கம்) விளிம்புத் தொடர்புகளுடன் இணைக்கப்பட்ட பல கம்பிகளுடன் ஹால் தண்டு வடிவவியலில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. முழு "மாயக் கோணம்" முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபீன் சாதனமும், பின் வாயிலாகப் பயன்படுத்தப்பட்ட கிராஃபீன் அடுக்கின் மீது தயாரிக்கப்பட்டது.

விஞ்ஞானிகள், பம்ப் செய்யப்பட்ட HE4 மற்றும் HE3 கிரையோஸ்டேட்டுகளில் உள்ள சாதனங்களை அளவிடுவதற்கு, வழக்கமான நேர் மின்னோட்டம் (DC) மற்றும் மாறு மின்னோட்டம் (AC) பூட்டுதல் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துகின்றனர். இந்தக் குழு, சாதனத்தின் நீளவாட்டு மின்தடைக்கும் (Rxx) நீட்டிக்கப்பட்ட கேட் மின்னழுத்த (VG) வரம்புக்கும் இடையிலான தொடர்பைப் பதிவுசெய்து, 1.7K வெப்பநிலையில் காந்தப்புலம் B-ஐக் கணக்கிட்டது. சிறிய எலக்ட்ரான்-துளை சமச்சீரின்மை, "மேஜிக் ஆங்கிள்" முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபீன் சாதனத்தின் உள்ளார்ந்த பண்பாகக் காணப்பட்டது. முந்தைய அறிக்கைகளில் காணப்பட்டதைப் போலவே, இந்தக் குழு இந்த முடிவுகளைப் பதிவுசெய்து, இதுவரை மீக்கடத்துத்திறன் குறித்த அறிக்கைகளை விவரித்தது. இந்த "மேஜிக் ஆங்கிள்" பண்பு, இரு அடுக்கு கிராஃபீன் சாதனத்தின் குறைந்தபட்ச முறுக்குக் கோணத்தை முறுக்குகிறது. லாண்டாவ் விசிறி வரைபடத்தை உன்னிப்பாக ஆராய்ந்ததில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் சில குறிப்பிடத்தக்க அம்சங்களைக் கண்டறிந்தனர்.

உதாரணமாக, பாதி நிரப்பலில் உள்ள உச்சம் மற்றும் லாண்டாவ் மட்டத்தின் இருமடங்கு சிதைவு ஆகியவை முன்னர் காணப்பட்ட மொமென்ட் போன்ற மின்காப்பு நிலைகளுடன் ஒத்துப்போகின்றன. தோராயமான சுழல் பள்ளத்தாக்கு SU(4) இன் சமச்சீர்நிலையில் ஒரு முறிவையும், ஒரு புதிய குவாசி-பார்ட்டிக்கிள் ஃபெர்மி மேற்பரப்பின் உருவாக்கத்தையும் இந்தக் குழு காட்டியது. இருப்பினும், விவரங்களுக்கு இன்னும் விரிவான ஆய்வு தேவைப்படுகிறது. முந்தைய ஆய்வுகளைப் போலவே, மீக்கடத்துத்திறன் தோன்றுவதும் காணப்பட்டது, இது Rxx (நீள் மின்தடை) ஐ அதிகரித்தது. பின்னர் இந்தக் குழு மீக்கடத்தும் கட்டத்தின் மாறுநிலை வெப்பநிலையை (Tc) ஆய்வு செய்தது. இந்த மாதிரியில் மீக்கடத்திகளின் உகந்த கலப்புக்கான தரவுகள் எதுவும் பெறப்படாததால், விஞ்ஞானிகள் 0.5K வரை மாறுநிலை வெப்பநிலையை அனுமானித்தனர். இருப்பினும், மீக்கடத்தும் நிலையிலிருந்து தெளிவான தரவைப் பெறும் வரை இந்த சாதனங்கள் பயனற்றதாகிவிடும். மீக்கடத்தும் நிலையை மேலும் ஆராய்வதற்காக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் வெவ்வேறு கேரியர் அடர்த்திகளில் சாதனத்தின் நான்கு-முனை மின்னழுத்தம்-மின்னோட்டம் (VI) பண்புகளை அளந்தனர்.

பெறப்பட்ட மின்தடையானது, ஒரு பெரிய அடர்த்தி வரம்பில் மீமின்னோட்டம் காணப்படுவதையும், ஒரு இணையான காந்தப்புலம் செலுத்தப்படும்போது மீமின்னோட்டம் அடக்கப்படுவதையும் காட்டுகிறது. இந்த ஆய்வில் காணப்பட்ட நடத்தையைப் பற்றிய புரிதலைப் பெறுவதற்காக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் பிஸ்ட்ரிட்சர்-மெக்டொனால்ட் மாதிரி மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட அளவுருக்களைப் பயன்படுத்தி "மாயக் கோணம்" முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபீன் சாதனத்தின் மோயர் பட்டை அமைப்பைக் கணக்கிட்டனர். "மாயக் கோணம்" கோணத்தின் முந்தைய கணக்கீட்டுடன் ஒப்பிடுகையில், கணக்கிடப்பட்ட குறைந்த ஆற்றல் மோயர் பட்டை, உயர் ஆற்றல் பட்டையிலிருந்து தனித்துப் பிரிக்கப்படவில்லை. சாதனத்தின் முறுக்குக் கோணம், மற்ற இடங்களில் கணக்கிடப்பட்ட "மாயக் கோணம்" கோணத்தை விடச் சிறியதாக இருந்தாலும், இந்தச் சாதனம் முந்தைய ஆய்வுகளுடன் (மோர்ட் மின்காப்பு மற்றும் மீக்கடத்துத்திறன்) வலுவாகத் தொடர்புடைய ஒரு நிகழ்வைக் கொண்டுள்ளது, இது இயற்பியலாளர்களுக்கு எதிர்பாராததாகவும் சாத்தியமானதாகவும் இருந்தது.

அதிக அடர்த்திகளில் (ஒவ்வொரு ஆற்றலிலும் கிடைக்கக்கூடிய நிலைகளின் எண்ணிக்கை) நடத்தையை மேலும் மதிப்பீடு செய்த பிறகு, விஞ்ஞானிகளால் கவனிக்கப்பட்ட பண்புகள், புதிதாக உருவாகும் தொடர்புடைய மின்காப்பு நிலைகளுக்குக் காரணமாகக் கூறப்படுகின்றன. எதிர்காலத்தில், மின்காப்பின் ஒற்றைப்படை நிலையைப் புரிந்துகொள்வதற்கும், அவற்றை குவாண்டம் சுழல் திரவங்களாக வகைப்படுத்த முடியுமா என்பதைத் தீர்மானிப்பதற்கும், நிலைகளின் அடர்த்தி (DOS) குறித்த மேலும் விரிவான ஆய்வு நடத்தப்படும். இந்த வழியில், விஞ்ஞானிகள் ஒரு சிறிய முறுக்குக் கோணம் (0.93°) கொண்ட முறுக்கப்பட்ட இரு அடுக்கு கிராஃபீன் சாதனத்தில், மோக்ஸ் போன்ற மின்காப்பு நிலைக்கு அருகில் மீக்கடத்துத்திறனைக் கவனித்தனர். இத்தகைய சிறிய கோணங்களிலும் அதிக அடர்த்திகளிலும் கூட, மோரேயின் பண்புகளின் மீது எலக்ட்ரான் தொடர்பின் விளைவு ஒரே மாதிரியாகவே உள்ளது என்பதை இந்த ஆய்வு காட்டுகிறது. எதிர்காலத்தில், மின்காப்பு நிலையின் சுழல் பள்ளத்தாக்குகள் ஆய்வு செய்யப்படும், மேலும் குறைந்த வெப்பநிலையில் ஒரு புதிய மீக்கடத்தும் நிலை ஆய்வு செய்யப்படும். இந்த நடத்தையின் மூலத்தைப் புரிந்துகொள்வதற்காக, சோதனை ஆராய்ச்சி கோட்பாட்டு முயற்சிகளுடன் இணைக்கப்படும்.