గ్రాఫేన్ సూపర్ కండక్టివిటీ మరింత ఆకర్షణీయంగా ఉంది! తాజా ఆవిష్కరణ: గ్రాఫేన్‌లో “మ్యాజిక్ యాంగిల్” పరిధి ఊహించిన దానికంటే పెద్దది.

సైన్స్ మరియు క్వాంటం ఫిజిక్స్‌లో "మ్యాజిక్ యాంగిల్" ట్విస్టెడ్ బిలేయర్ గ్రాఫేన్ (TBLG) అని పిలువబడే మోహర్ చారలు మరియు ఫ్లాట్ బెల్ట్‌ల ప్రవర్తన శాస్త్రవేత్తల నుండి గొప్ప ఆసక్తిని ఆకర్షించింది, అయినప్పటికీ అనేక లక్షణాలు తీవ్ర చర్చను ఎదుర్కొంటున్నాయి. సైన్స్ ప్రోగ్రెస్ జర్నల్‌లో ప్రచురించబడిన ఒక కొత్త అధ్యయనంలో, ఎమిలియో కొల్లెడో మరియు యునైటెడ్ స్టేట్స్ మరియు జపాన్‌లోని ఫిజిక్స్ అండ్ మెటీరియల్స్ సైన్స్ విభాగంలోని శాస్త్రవేత్తలు ట్విస్టెడ్ బిలేయర్ గ్రాఫేన్‌లో సూపర్ కండక్టివిటీ మరియు సారూప్యతను గమనించారు. మోట్ ఇన్సులేటర్ స్థితి దాదాపు 0.93 డిగ్రీల ట్విస్ట్ కోణాన్ని కలిగి ఉంది. ఈ కోణం మునుపటి అధ్యయనంలో లెక్కించిన "మ్యాజిక్ యాంగిల్" కోణం (1.1°) కంటే 15% చిన్నది. ఈ అధ్యయనం ట్విస్టెడ్ బిలేయర్ గ్రాఫేన్ యొక్క "మ్యాజిక్ యాంగిల్" పరిధి గతంలో ఊహించిన దానికంటే పెద్దదని చూపిస్తుంది.

క్వాంటం భౌతిక శాస్త్రంలో అనువర్తనాల కోసం ట్విస్టెడ్ బిలేయర్ గ్రాఫేన్‌లోని బలమైన క్వాంటం దృగ్విషయాలను అర్థంచేసుకోవడానికి ఈ అధ్యయనం కొత్త సమాచారం యొక్క సంపదను అందిస్తుంది. భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు "ట్విస్ట్రోనిక్స్" ను ప్రక్కనే ఉన్న వాన్ డెర్ వాల్స్ పొరల మధ్య సాపేక్ష ట్విస్ట్ కోణంగా నిర్వచించారు, గ్రాఫేన్‌లో మోయిర్ మరియు ఫ్లాట్ బ్యాండ్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తారు. ప్రస్తుత ప్రవాహాన్ని సాధించడానికి రెండు డైమెన్షనల్ పదార్థాల ఆధారంగా పరికర లక్షణాలను గణనీయంగా మార్చడానికి మరియు అనుకూలీకరించడానికి ఈ భావన ఒక కొత్త మరియు ప్రత్యేకమైన పద్ధతిగా మారింది. "ట్విస్ట్రోనిక్స్" యొక్క అద్భుతమైన ప్రభావం పరిశోధకుల మార్గదర్శక పనిలో ఉదహరించబడింది, రెండు సింగిల్-లేయర్ గ్రాఫేన్ పొరలను θ=1.1±0.1° యొక్క "మ్యాజిక్ యాంగిల్" ట్విస్ట్ కోణంలో పేర్చినప్పుడు, చాలా ఫ్లాట్ బ్యాండ్ కనిపిస్తుంది. .

ఈ అధ్యయనంలో, ట్విస్టెడ్ బిలేయర్ గ్రాఫేన్ (TBLG)లో, "మ్యాజిక్ యాంగిల్" వద్ద సూపర్‌లాటిస్ యొక్క మొదటి మైక్రోస్ట్రిప్ (స్ట్రక్చరల్ ఫీచర్) యొక్క ఇన్సులేటింగ్ దశ సెమీ-ఫిల్ చేయబడింది. ఇది కొంచెం ఎక్కువ మరియు తక్కువ డోపింగ్ స్థాయిలలో సూపర్‌కండక్టివిటీని ప్రదర్శించే మోట్ ఇన్సులేటర్ (సూపర్‌కండక్టింగ్ లక్షణాలతో కూడిన ఇన్సులేటర్) అని పరిశోధనా బృందం నిర్ధారించింది. సూపర్‌కండక్టింగ్ ట్రాన్సిషన్ ఉష్ణోగ్రత (Tc) మరియు ఫెర్మి ఉష్ణోగ్రత (Tf) మధ్య అధిక ఉష్ణోగ్రత సూపర్‌కండక్టర్‌ను దశ రేఖాచిత్రం చూపిస్తుంది. ఈ పరిశోధన గ్రాఫేన్ బ్యాండ్ నిర్మాణం, టోపోలాజీ మరియు అదనపు "మ్యాజిక్ యాంగిల్" సెమీకండక్టర్ వ్యవస్థలపై గొప్ప ఆసక్తి మరియు సైద్ధాంతిక చర్చకు దారితీసింది. అసలు సైద్ధాంతిక నివేదికతో పోలిస్తే, ప్రయోగాత్మక పరిశోధన చాలా అరుదు మరియు ఇప్పుడే ప్రారంభమైంది. ఈ అధ్యయనంలో, సంబంధిత ఇన్సులేటింగ్ మరియు సూపర్‌కండక్టింగ్ స్థితులను చూపించే "మ్యాజిక్ యాంగిల్" ట్విస్టెడ్ బిలేయర్ గ్రాఫేన్‌పై బృందం ప్రసార కొలతలను నిర్వహించింది.

ఊహించని విధంగా వక్రీకరించబడిన 0.93 ± 0.01 కోణం, ఇది స్థాపించబడిన "మ్యాజిక్ యాంగిల్" కంటే 15% చిన్నది, ఇది ఇప్పటివరకు నివేదించబడిన అతి చిన్నది మరియు సూపర్ కండక్టింగ్ లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది. ఈ ఫలితాలు కొత్త సహసంబంధ స్థితి గ్రాఫేన్ యొక్క మొదటి మైక్రోస్ట్రిప్ దాటి ప్రాథమిక "మ్యాజిక్ యాంగిల్" కంటే తక్కువ "మ్యాజిక్ యాంగిల్" ట్విస్టెడ్ బిలేయర్ గ్రాఫేన్‌లో కనిపించవచ్చని సూచిస్తున్నాయి. ఈ "మ్యాజిక్ హార్న్" ట్విస్టెడ్ బిలేయర్ గ్రాఫేన్ పరికరాలను నిర్మించడానికి, బృందం "టియర్ అండ్ స్టాక్" విధానాన్ని ఉపయోగించింది. షట్కోణ బోరాన్ నైట్రైడ్ (BN) పొరల మధ్య నిర్మాణం కప్పబడి ఉంటుంది; Cr/Au (క్రోమియం/గోల్డ్) అంచు పరిచయాలకు అనుసంధానించబడిన బహుళ వైర్లతో హాల్ రాడ్ జ్యామితిలో నమూనా చేయబడింది. మొత్తం "మ్యాజిక్ యాంగిల్" ట్విస్టెడ్ బిలేయర్ గ్రాఫేన్ పరికరాన్ని వెనుక గేటుగా ఉపయోగించే గ్రాఫేన్ పొర పైన తయారు చేశారు.

పంప్ చేయబడిన HE4 మరియు HE3 క్రయోస్టాట్‌లలో పరికరాలను కొలవడానికి శాస్త్రవేత్తలు ప్రామాణిక డైరెక్ట్ కరెంట్ (DC) మరియు ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ (AC) లాకింగ్ పద్ధతులను ఉపయోగిస్తారు. ఈ బృందం పరికరం యొక్క రేఖాంశ నిరోధకత (Rxx) మరియు విస్తరించిన గేట్ వోల్టేజ్ (VG) పరిధి మధ్య సంబంధాన్ని నమోదు చేసి, 1.7K ఉష్ణోగ్రత వద్ద అయస్కాంత క్షేత్రం Bని లెక్కించింది. చిన్న ఎలక్ట్రాన్-హోల్ అసమానత "మ్యాజిక్ యాంగిల్" ట్విస్టెడ్ బైలేయర్ గ్రాఫేన్ పరికరం యొక్క స్వాభావిక లక్షణంగా గమనించబడింది. మునుపటి నివేదికలలో గమనించినట్లుగా, బృందం ఈ ఫలితాలను రికార్డ్ చేసింది మరియు ఇప్పటివరకు సూపర్ కండక్టింగ్ చేస్తున్న నివేదికలను వివరించింది. లక్షణం "మ్యాజిక్ యాంగిల్" బైలేయర్ గ్రాఫేన్ పరికరం యొక్క కనీస టోర్షన్ కోణాన్ని మలుపు తిప్పుతుంది. లాండౌ ఫ్యాన్ చార్ట్‌ను నిశితంగా పరిశీలించడంతో, పరిశోధకులు కొన్ని ముఖ్యమైన లక్షణాలను పొందారు.

ఉదాహరణకు, సగం నింపిన శిఖరం మరియు లాండౌ స్థాయి యొక్క రెండు రెట్లు క్షీణత గతంలో గమనించిన మూమెంట్ లాంటి ఇన్సులేషన్ స్థితులకు అనుగుణంగా ఉంటాయి. ఈ బృందం సుమారుగా స్పిన్ వ్యాలీ SU(4) యొక్క సమరూపతలో విచ్ఛిన్నం మరియు కొత్త క్వాసీ-పార్టికల్ ఫెర్మి ఉపరితలం ఏర్పడటాన్ని చూపించింది. అయితే, వివరాలకు మరింత వివరణాత్మక తనిఖీ అవసరం. సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క రూపాన్ని కూడా గమనించారు, ఇది మునుపటి అధ్యయనాల మాదిరిగానే Rxx (రేఖాంశ నిరోధకత) ను పెంచింది. ఆ తర్వాత బృందం సూపర్ కండక్టింగ్ దశ యొక్క క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత (Tc)ని పరిశీలించింది. ఈ నమూనాలో సూపర్ కండక్టర్ల యొక్క సరైన డోపింగ్ కోసం ఎటువంటి డేటా పొందనందున, శాస్త్రవేత్తలు 0.5K వరకు క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రతను ఊహించారు. అయితే, ఈ పరికరాలు సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితి నుండి స్పష్టమైన డేటాను పొందగలిగే వరకు అసమర్థంగా మారతాయి. సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిని మరింత పరిశోధించడానికి, పరిశోధకులు వివిధ క్యారియర్ సాంద్రతలలో పరికరం యొక్క నాలుగు-టెర్మినల్ వోల్టేజ్-కరెంట్ (VI) లక్షణాలను కొలిచారు.

పొందిన నిరోధకత, సూపర్ కరెంట్ పెద్ద సాంద్రత పరిధిలో గమనించబడిందని మరియు సమాంతర అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ప్రయోగించినప్పుడు సూపర్ కరెంట్ అణచివేతను చూపుతుందని చూపిస్తుంది. అధ్యయనంలో గమనించిన ప్రవర్తనపై అంతర్దృష్టిని పొందడానికి, పరిశోధకులు బిస్ట్రిట్జర్-మాక్‌డొనాల్డ్ మోడల్ మరియు మెరుగైన పారామితులను ఉపయోగించి “మ్యాజిక్ యాంగిల్” ట్విస్టెడ్ బిలేయర్ గ్రాఫేన్ పరికరం యొక్క మోయిర్ బ్యాండ్ నిర్మాణాన్ని లెక్కించారు. “మ్యాజిక్ యాంగిల్” కోణం యొక్క మునుపటి గణనతో పోలిస్తే, లెక్కించిన తక్కువ శక్తి మోయిర్ బ్యాండ్ అధిక శక్తి బ్యాండ్ నుండి వేరుచేయబడలేదు. పరికరం యొక్క ట్విస్ట్ కోణం వేరే చోట లెక్కించిన “మ్యాజిక్ యాంగిల్” కోణం కంటే చిన్నది అయినప్పటికీ, పరికరం మునుపటి అధ్యయనాలకు (మోర్ట్ ఇన్సులేషన్ మరియు సూపర్ కండక్టివిటీ) బలంగా సంబంధం కలిగి ఉన్న దృగ్విషయాన్ని కలిగి ఉంది, ఇది భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఊహించనిది మరియు సాధ్యమయ్యేదిగా కనుగొన్నారు.

పెద్ద సాంద్రతల వద్ద ప్రవర్తనను మరింత మూల్యాంకనం చేసిన తర్వాత (ప్రతి శక్తిపై అందుబాటులో ఉన్న స్థితుల సంఖ్య), శాస్త్రవేత్తలు గమనించిన లక్షణాలను కొత్తగా ఉద్భవిస్తున్న అనుబంధ ఇన్సులేషన్ స్థితులకు ఆపాదించారు. భవిష్యత్తులో, ఇన్సులేషన్ యొక్క బేసి స్థితిని అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు వాటిని క్వాంటం స్పిన్ ద్రవాలుగా వర్గీకరించవచ్చో లేదో తెలుసుకోవడానికి స్థితుల సాంద్రత (DOS) యొక్క మరింత వివరణాత్మక అధ్యయనం నిర్వహించబడుతుంది. ఈ విధంగా, శాస్త్రవేత్తలు చిన్న ట్విస్ట్ కోణం (0.93°) కలిగిన ట్విస్టెడ్ బైలేయర్ గ్రాఫేన్ పరికరంలో మోక్స్ లాంటి ఇన్సులేటింగ్ స్థితికి సమీపంలో సూపర్ కండక్టివిటీని గమనించారు. ఈ అధ్యయనం అటువంటి చిన్న కోణాలు మరియు అధిక సాంద్రతల వద్ద కూడా, మోయిర్ యొక్క లక్షణాలపై ఎలక్ట్రాన్ సహసంబంధం యొక్క ప్రభావం ఒకేలా ఉంటుందని చూపిస్తుంది. భవిష్యత్తులో, ఇన్సులేటింగ్ దశ యొక్క స్పిన్ లోయలను అధ్యయనం చేస్తారు మరియు తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద కొత్త సూపర్ కండక్టింగ్ దశను అధ్యయనం చేస్తారు. ఈ ప్రవర్తన యొక్క మూలాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి సైద్ధాంతిక ప్రయత్నాలతో ప్రయోగాత్మక పరిశోధనను కలుపుతారు.