Mohr zolaklarynyň we tekiz guşaklarynyň ylym we kwantum fizikasy ylmynda "Jadyly burç" atly burulýan iki gatlakly grafen (TBLG) diýlip atlandyrylýan hereketi alymlaryň uly gyzyklanmasyny döretdi, emma köp häsiýetler gyzgyn jedellere sebäp bolýar. "Science Progress" žurnalynda çap edilen täze gözlegde Emilio Kolledo we ABŞ-nyň we Ýaponiýanyň Fizika we Material Ylymlary bölüminiň alymlary burulýan iki gatlakly grafende aşyr geçirijiligi we analogiýany synladylar. Mott izolýator ýagdaýynyň burulma burçy takmynan 0,93 gradus. Bu burç öňki gözlegde hasaplanan "jadyly burç" burçundan (1,1°) 15% kiçi. Bu gözleg burulýan iki gatlakly grafeniň "jadyly burç" diapazonynyň öň garaşylýandan has ulydygyny görkezýär.
Bu gözleg kwantum fizikasynda ulanmak üçin burlan iki gatlakly grafende güýçli kwantum hadysalaryny düşündirmek üçin köp sanly täze maglumatlary hödürleýär. Fizikler "Twistronika"-ny grafende muar we tekiz zolaklary öndürmek üçin goňşy wan der Waals gatlaklarynyň arasyndaky deňeşdirme burç hökmünde kesgitleýärler. Bu düşünje tok akymyna ýetmek üçin iki ölçegli materiallara esaslanýan enjam häsiýetlerini düýpli üýtgetmek we sazlamak üçin täze we özboluşly usula öwrüldi. "Twistronika"-nyň ajaýyp täsiri barlagçylaryň öňdebaryjy işinde mysal hökmünde görkezildi, iki sany bir gatlakly grafen gatlagy θ=1.1±0.1° "jadyly burç" burçunda üst-üste goýlanda, örän tekiz zolak peýda bolýandygyny görkezdi.
Bu gözlegde, burlan iki gatlakly grafende (TBLG), supertoryň "jadyly burçdaky" birinji mikrozolagynyň (gurluş aýratynlygy) izolýasiýa fazasy ýarym dolduryldy. Ylmy-barlag topary munuň birneme ýokary we pes lehimleme derejelerinde supergeçirijiligi görkezýän Mott izolýatory (supergeçiriji häsiýetleri bolan izolýator)dygyny anyklady. Faza diagrammasy supergeçiriji geçiş temperaturasy (Tc) bilen Fermi temperaturasy (Tf) arasyndaky ýokary temperaturaly supergeçirijini görkezýär. Bu gözleg grafen zolagynyň gurluşy, topologiýasy we goşmaça "Jadyly burç" ýarymgeçiriji ulgamlary barada uly gyzyklanma we nazary çekişmelere getirdi. Asyl nazary hasabat bilen deňeşdirilende, eksperimental gözlegler seýrek we ýaňy başlandy. Bu gözlegde topar degişli izolýasiýa we supergeçiriji ýagdaýlary görkezýän "jadyly burç" burlan iki gatlakly grafende geçirijilik ölçeglerini geçirdi.
Garaşylmadyk ýagdaýda 0,93 ± 0,01 bolan, bellenen “Jadyly burçdan” 15% kiçi bolan bu burç, şu wagta çenli habar berlen iň kiçi burç bolup, aşa geçirijilik häsiýetlerini görkezýär. Bu netijeler täze korrelýasiýa ýagdaýynyň “Jadyly burç” burçly iki gatlakly grafende, grafeniň birinji mikrozolagyndan has pes, esasy “jadyly burçdan” pes bolup biljekdigini görkezýär. Bu “jadyly şah” burçly iki gatlakly grafen enjamlaryny gurmak üçin topar “ýyrt we üst-üste” usulyny ulandy. Altyburçly bor nitridi (BN) gatlaklarynyň arasyndaky gurluş kapsulalanýar; Cr/Au (hrom/altyn) gyra kontaktlaryna birikdirilen köp simli Hall steržen geometriýasyna nagyşlanýar. Tutuş “Jadyly burç” burçly iki gatlakly grafen enjamy arka derweze hökmünde ulanylýan grafen gatlagynyň üstünde ýasaldy.
Alymlar nasosly HE4 we HE3 kriostatlaryndaky enjamlary ölçmek üçin standart göni tok (DC) we üýtgeýän tok (AC) gulplaýyş usullaryny ulanýarlar. Topar enjamyň boýuna garşylygy (Rxx) bilen uzaldylan derweze naprýaženiýesi (VG) diapazonynyň arasyndaky gatnaşygy ýazga aldy we 1,7K temperaturada B magnit meýdanyny hasaplady. Kiçi elektron-deşik assimetriýasynyň "Jadyly burç" burlan iki gatlakly grafen enjamynyň özboluşly häsiýeti bolandygy syn edildi. Öňki hasabatlarda görkezilişi ýaly, topar bu netijeleri ýazga aldy we şu wagta çenli aşa geçirijilikli bolan hasabatlary jikme-jik beýan etdi. "Jadyly burç" häsiýetli häsiýet iki gatlakly grafen enjamynyň minimal burulma burçuny burýar. Landau wentylýatorynyň diagrammasyny has ýakyndan öwrenmek bilen, barlagçylar käbir möhüm aýratynlyklary gazandylar.
Mysal üçin, ýarym doldurylanda iň ýokary dereje we Landau derejesiniň iki esse degenerasiýasy öň synlanan Moment ýaly izolýasiýa ýagdaýlaryna gabat gelýär. Topar takmynan spin jülgesi SU(4) simmetriýasynyň bozulmagyny we täze kwazi-bölejik Fermi ýüzüniň emele gelmegini görkezdi. Şeýle-de bolsa, jikme-jiklikler has jikme-jik barlagy talap edýär. Öňki barlaglara meňzeş, Rxx (uzynlygyna garşylyk) ýokarlanan supergeçirijiligiň peýda bolmagy hem syn edildi. Soňra topar supergeçiriji fazanyň kritiki temperaturasyny (Tc) barlady. Bu nusgada supergeçirijileriň optimal goşulmagy üçin maglumat alynmandygy sebäpli, alymlar kritiki temperaturany 0,5K çenli kabul etdiler. Şeýle-de bolsa, bu enjamlar supergeçirijilik ýagdaýyndan aýdyň maglumat alyp bilýänçä täsirsiz bolýar. Supergeçirijilik ýagdaýyny has giňişleýin öwrenmek üçin, barlagçylar enjamyň dürli daşaýjy dykyzlyklarynda dört terminally naprýaženiýe-tok (VI) häsiýetlerini ölçediler.
Alnan garşylyk, super togyň has uly dykyzlyk aralygynda synlanýandygyny we parallel magnit meýdany ulanylanda super togyň basylyp saklanýandygyny görkezýär. Gözlegde syn edilen hereket barada düşünje almak üçin, barlagçylar Bistritzer-MakDonald modelini we gowulandyrylan parametrleri ulanyp, "Jadyly burç" burçly iki gatlakly grafen enjamynyň Moir zolagynyň gurluşyny hasapladylar. "Jadyly burç" burçunyň öňki hasaplamasy bilen deňeşdirilende, hasaplanan pes energiýaly Moir zolagy ýokary energiýa zolagyndan bölünip alynmaýar. Enjamyň burç burçu başga ýerde hasaplanan "jadyly burç" burçundan kiçi bolsa-da, enjamda öňki barlaglar bilen berk baglanyşykly hadysa bar (Mort izolýasiýasy we supergeçirijilik), fizikler muny garaşylmadyk we mümkin diýip tapdylar.
Ýokary dykyzlykdaky (her energiýada elýeterli ýagdaýlaryň sany) özüni alyp barşy has giňişleýin seljerenden soň, alymlar tarapyndan synlanan häsiýetler täze dörän baglanyşykly izolýasiýa ýagdaýlaryna degişli edilýär. Geljekde izolýasiýanyň üýtgeşik ýagdaýyny düşünmek we olary kwantum spin suwuklyklary hökmünde klassifikasiýa edip boljakdygyny kesgitlemek üçin ýagdaýlaryň dykyzlygynyň (DOS) has jikme-jik öwrenilmegi geçiriler. Şeýlelik bilen, alymlar kiçi burç burçy (0,93°) bolan burçly iki gatlakly grafen enjamynda Moks ýaly izolýasiýa ýagdaýynyň golaýynda supergeçirijiligi synladylar. Bu gözleg şeýle kiçi burçlarda we ýokary dykyzlyklarda hem elektron korrelýasiýasynyň muaryň häsiýetlerine täsiriniň şol birdigini görkezýär. Geljekde izolýasiýa fazasynyň spin jülgeleri öwreniler we pes temperaturada täze supergeçiriji faza öwreniler. Bu özüni alyp barşyň gelip çykyşyny düşünmek üçin eksperimental barlaglar nazaryýet tagallalary bilen utgaşdyrylar.
Ýerleşdirilen wagty: 2019-njy ýylyň 8-nji oktýabry