Рафтори рахҳо ва камарбандҳои ҳамвори Мор дар илми илм ва физикаи квантӣ бо номи графени дуқабатаи печидашудаи "Кунҷи ҷодуӣ" (TBLG) таваҷҷӯҳи зиёди олимонро ба худ ҷалб кардааст, гарчанде ки бисёр хосиятҳо бо баҳсҳои тез рӯбарӯ мешаванд. Дар як таҳқиқоти нав, ки дар маҷаллаи Science Progress нашр шудааст, Эмилио Колледо ва олимони Департаменти физика ва илмҳои мавод дар Иёлоти Муттаҳида ва Ҷопон дар графени дуқабатаи печида фавқуттабиӣ ва монандӣ мушоҳида карданд. Ҳолати изолятории Мотт кунҷи печида тақрибан 0,93 дараҷа дорад. Ин кунҷ 15% камтар аз кунҷи "кунҷи ҷодуӣ" (1,1°), ки дар таҳқиқоти қаблӣ ҳисоб карда шуда буд, мебошад. Ин таҳқиқот нишон медиҳад, ки диапазони "кунҷи ҷодуӣ"-и графени дуқабатаи печида нисбат ба интизории қаблӣ калонтар аст.
Ин таҳқиқот маълумоти зиёди навро барои рамзкушоии падидаҳои квантии қавӣ дар графени дуқабатаи печида барои истифода дар физикаи квантӣ фароҳам меорад. Физикҳо "Твистроникаро" ҳамчун кунҷи гардиши нисбӣ байни қабатҳои ҳамшафати ван дер Ваалс барои тавлиди рахҳои муар ва ҳамвор дар графен муайян мекунанд. Ин консепсия ба як усули нав ва беназир барои тағир додан ва танзими назарраси хосиятҳои дастгоҳ дар асоси маводҳои дученака барои ноил шудан ба ҷараёни ҷараён табдил ёфтааст. Таъсири назарраси "Твистроникаро" дар кори пешравии муҳаққиқон нишон дод, ки нишон дод, ки вақте ки ду қабати графени якқабата дар кунҷи гардиши "кунҷи ҷодугарӣ"-и θ=1.1±0.1° ҷамъ карда мешаванд, як рахи хеле ҳамвор пайдо мешавад.
Дар ин таҳқиқот, дар графени дуқабатаи печида (TBLG), фазаи изолятсионии микрорахи аввали (хусусияти сохторӣ) суперқабат дар "кунҷи ҷодугарӣ" нимпур карда шуд. Гурӯҳи тадқиқотӣ муайян кард, ки ин изолятори Мотт (изоляторе бо хосиятҳои фавқуттабиӣ) аст, ки фавқуттабииро дар сатҳҳои каме баландтар ва пасттари допинг нишон медиҳад. Диаграммаи фаза фавқуттабиии ҳарорати баландро байни ҳарорати гузариши фавқуттабиӣ (Tc) ва ҳарорати Ферми (Tf) нишон медиҳад. Ин таҳқиқот боиси таваҷҷӯҳи зиёд ва баҳсҳои назариявӣ дар бораи сохтори банди графен, топология ва системаҳои иловагии нимноқилии "Кунҷи ҷодугарӣ" гардид. Дар муқоиса бо гузориши назариявии аввалия, таҳқиқоти таҷрибавӣ камёб аст ва нав оғоз шудааст. Дар ин таҳқиқот, гурӯҳ андозагириҳои интиқолро дар графени дуқабатаи печидашудаи "кунҷи ҷодугарӣ" анҷом дод, ки ҳолатҳои мувофиқи изолятсия ва фавқуттабииро нишон дод.
Кунҷи таҳрифшудаи ғайричашмдошти 0.93 ± 0.01, ки 15% аз "Кунҷи ҷодугарӣ"-и муқарраршуда хурдтар аст, инчунин хурдтарин кунҷи гузоришшуда то имрӯз буда, хосиятҳои фавқулодда ноқилӣ нишон медиҳад. Ин натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки ҳолати нави коррелятсия метавонад дар графени дуқабатаи печидашудаи "Кунҷи ҷодугарӣ", ки аз "Кунҷи ҷодугарӣ"-и аввалия пасттар аст, берун аз микрорахи аввали графен пайдо шавад. Барои сохтани ин дастгоҳҳои графени дуқабатаи печидашудаи "шохи ҷодугарӣ", даста усули "канда ва ҷамъ кардан"-ро истифода бурд. Сохтори байни қабатҳои нитриди бор (BN) шашкунҷа ҷойгир карда шудааст; ба геометрияи чӯби Холл бо симҳои сершуморе, ки ба контактҳои канори Cr/Au (хром/тилло) пайваст карда шудаанд, нақшбандӣ шудааст. Тамоми дастгоҳи графени дуқабатаи печидашудаи "Кунҷи ҷодугарӣ" дар болои қабати графен, ки ҳамчун дарвозаи қафо истифода мешуд, сохта шудааст.
Олимон усулҳои стандартии қулфкунии ҷараёни доимӣ (DC) ва ҷараёни тағйирёбанда (AC)-ро барои чен кардани дастгоҳҳо дар криостатҳои HE4 ва HE3 бо насос истифода мебаранд. Гурӯҳ робитаи байни муқовимати тӯлонии дастгоҳ (Rxx) ва диапазони шиддати дарвозаи васеъшуда (VG)-ро сабт кард ва майдони магнитии B-ро дар ҳарорати 1,7K ҳисоб кард. Мушоҳида шуд, ки носимметрияи хурди электрон-сӯрохиҳо хусусияти ҷудогонаи дастгоҳи графени дуқабатаи печидашудаи "Кунҷи ҷодуӣ" мебошад. Тавре ки дар гузоришҳои қаблӣ мушоҳида шуд, гурӯҳ ин натиҷаҳоро сабт кард ва гузоришҳоеро, ки то ҳол аз ҳад зиёд ноқил буданд, муфассал шарҳ дод. Хусусияти хоси "Кунҷи ҷодуӣ" кунҷи ҳадди ақали печиши дастгоҳи графени дуқабатаро печ мекунад. Бо таҳқиқи дақиқи диаграммаи вентиляторҳои Ландау, муҳаққиқон баъзе хусусиятҳои назаррасро ба даст оварданд.
Масалан, қулла ҳангоми нимпуркунӣ ва дукаратаи таназзули сатҳи Ландау бо ҳолатҳои изолятсияи монанд ба Момент, ки қаблан мушоҳида шуда буданд, мувофиқанд. Гурӯҳ шикастани симметрияи водии спинии тақрибан SU(4) ва ташаккули сатҳи нави квазизарраҳои Фермиро нишон дод. Аммо, тафсилот ба санҷиши муфассалтар ниёз доранд. Намуди зоҳирии фавқуттабиӣ низ мушоҳида шуд, ки Rxx (муқовимати тӯлонӣ)-ро афзоиш дод, ки ба таҳқиқоти қаблӣ монанд буд. Сипас, гурӯҳ ҳарорати интиқодии (Tc) фазаи фавқуттабииро таҳқиқ кард. Азбаски дар ин намуна ягон маълумот барои допинг кардани оптималии фавқуттабиӣ ба даст оварда нашуд, олимон ҳарорати интиқодиро то 0,5K тахмин карданд. Аммо, ин дастгоҳҳо то он даме, ки онҳо аз ҳолати фавқуттабиӣ маълумоти равшан ба даст оранд, бесамар мешаванд. Барои таҳқиқи минбаъдаи ҳолати фавқуттабиӣ, муҳаққиқон хусусиятҳои шиддат-ҷараёни чор-терминалии (VI) дастгоҳро дар зичии гуногуни интиқолдиҳанда чен карданд.
Муқовимати бадастомада нишон медиҳад, ки ҷараёни фавқуттабиӣ дар диапазони зичии калонтар мушоҳида мешавад ва ҳангоми татбиқи майдони магнитии мувозӣ пахшшавии ҷараёни фавқуттабииро нишон медиҳад. Барои ба даст овардани фаҳмиш дар бораи рафтори мушоҳидашуда дар таҳқиқот, муҳаққиқон сохтори банди Муарро дар дастгоҳи графени дуқабатаи печидашудаи "Кунҷи ҷодуӣ" бо истифода аз модели Бистритсер-Макдоналд ва параметрҳои беҳтаршуда ҳисоб карданд. Дар муқоиса бо ҳисобкунии қаблии кунҷи "Кунҷи ҷодуӣ", банди Муари камэнергия аз банди энергияи баланд ҷудо карда нашудааст. Гарчанде ки кунҷи печиши дастгоҳ аз кунҷи "кунҷи ҷодуӣ", ки дар ҷои дигар ҳисоб карда шудааст, хурдтар аст, дастгоҳ падидае дорад, ки бо таҳқиқоти қаблӣ (изолятсияи Морт ва фавқуттабиӣ) сахт алоқаманд аст, ки физикҳо онро ғайричашмдошт ва имконпазир донистанд.
Пас аз арзёбии минбаъдаи рафтор дар зичии баланд (шумораи ҳолатҳои дастрас дар ҳар як энергия), хусусиятҳои мушоҳидашуда аз ҷониби олимон ба ҳолатҳои изолятсияи алоқаманди нав пайдошуда нисбат дода мешаванд. Дар оянда, барои фаҳмидани ҳолати ғариби изолятсия ва муайян кардани он, ки оё онҳоро ҳамчун моеъҳои спинии квантӣ тасниф кардан мумкин аст, омӯзиши муфассалтари зичии ҳолатҳо (DOS) гузаронида мешавад. Бо ин роҳ, олимон дар дастгоҳи графени дуқабата печида бо кунҷи хурди печида (0,93°) фавқуноқилиятро дар наздикии ҳолати изолятсияи монанд ба Мокс мушоҳида карданд. Ин таҳқиқот нишон медиҳад, ки ҳатто дар чунин кунҷҳои хурд ва зичии баланд, таъсири коррелятсияи электрон ба хосиятҳои муар яксон аст. Дар оянда, водиҳои спинии фазаи изолятсия омӯхта мешаванд ва фазаи нави фавқуноқилӣ дар ҳарорати пасттар омӯхта мешавад. Тадқиқоти таҷрибавӣ бо кӯшишҳои назариявӣ барои фаҳмидани пайдоиши ин рафтор якҷоя карда мешавад.
Вақти нашр: 08 октябри соли 2019