Мор полосаларының һәм яссы полосаларының фән һәм квант физикасы фәнендә "Тылсымлы почмак" дип аталган бөтерелгән ике катламлы графен (TBLG) үз-үзен тотышы галимнәрдә зур кызыксыну уятты, гәрчә күп үзлекләре кызу бәхәсләр тудырса да. Science Progress журналында бастырылган яңа тикшеренүдә Эмилио Колледо һәм АКШ һәм Япониядәге Физика һәм материаллар фәне бүлеге галимнәре бөтерелгән ике катламлы графенда артык үткәрүчәнлек һәм аналогияне күзәттеләр. Мотт изолятор халәтенең бөтерелү почмагы якынча 0,93 градус. Бу почмак алдагы тикшеренүдә исәпләнгән "тылсымлы почмак" почмагыннан (1,1°) 15% кечерәк. Бу тикшеренү бөтерелгән ике катламлы графенның "тылсымлы почмак" диапазоны элек көтелгәннән зуррак булуын күрсәтә.
Бу тикшеренү квант физикасында куллану өчен бөтерелгән ике катламлы графендагы көчле квант күренешләрен аңлау өчен күп яңа мәгълүмат бирә. Физиклар "Твистрониканы" графенда муар һәм яссы полосалар алу өчен янәшә ван дер Ваальс катламнары арасындагы чагыштырма борылыш почмагы дип билгелиләр. Бу концепция ток агымына ирешү өчен ике үлчәмле материалларга нигезләнгән җайланма үзенчәлекләрен сизелерлек үзгәртү һәм көйләү өчен яңа һәм уникаль ысулга әйләнде. "Твистрониканың" гаҗәеп эффекты тикшеренүчеләрнең пионер эшендә күрсәтелде, алар ике бер катламлы графен катламын θ=1,1 ± 0,1° "тылсымлы почмак" борылыш почмагында өеп куйгач, бик яссы полоса барлыкка килә икәнен күрсәттеләр.
Бу тикшеренүдә, бөтерелгән ике катламлы графенда (TBLG), "тылсымлы почмак"тагы суперрәшәткәнең беренче микрополосасының (структура үзенчәлеге) изоляция фазасы ярым тутырылган иде. Тикшеренү төркеме моның бераз югарырак һәм түбәнрәк легирлау дәрәҗәләрендә суперүткәргечлек күрсәтүче Мотт изоляторы (өстән үткәрүчәнлек үзлекләре булган изолятор) булуын ачыклады. Фаза диаграммасында югары үткәрүчәнлек күчеш температурасы (Tc) һәм Ферми температурасы (Tf) арасындагы югары температуралы суперүткәргеч күрсәтелгән. Бу тикшеренү графен полосасы структурасы, топологиясе һәм өстәмә "Тылсымлы почмак" ярымүткәргеч системалары буенча зур кызыксыну һәм теоретик бәхәсләргә китерде. Башлангыч теоретик отчет белән чагыштырганда, эксперименталь тикшеренүләр сирәк очрый һәм яңа гына башланды. Бу тикшеренүдә команда "тылсымлы почмак" бөтерелгән ике катламлы графенда трансмиссия үлчәүләре үткәрде, алар тиешле изоляцияләүче һәм суперүткәргеч халәтләрне күрсәтте.
Көтелмәгәнчә бозылган 0,93 ± 0,01 почмак, бу билгеләнгән "Тылсымлы почмак"тан 15% кечерәк, шулай ук бүгенге көнгә кадәр хәбәр ителгән иң кечкенәсе һәм артык үткәрүчән үзлекләр күрсәтә. Бу нәтиҗәләр яңа корреляция халәте "Тылсымлы почмак" борылган ике катламлы графенда, беренчел "тылсымлы почмак"тан түбәнрәк, графенның беренче микрополосасыннан да күренергә мөмкин икәнен күрсәтә. Бу "тылсымлы мөгез" борылган ике катламлы графен җайланмаларын төзү өчен, команда "ерту һәм өю" ысулын кулланды. Алты почмаклы бор нитриды (BN) катламнары арасындагы структура капсулаланган; Cr/Au (хром/алтын) кырый контактларына тоташтырылган берничә чыбык белән Холл таяк геометриясенә бизәлгән. "Тылсымлы почмак" борылган ике катламлы графен җайланмасы тулысынча арткы капка буларак кулланылган графен катламы өстендә ясалган.
Галимнәр насослы HE4 һәм HE3 криостатларында җайланмаларны үлчәү өчен стандарт даими ток (DC) һәм үзгәрүчән ток (AC) блоклау ысулларын кулланалар. Команда җайланманың буйга каршылыгы (Rxx) һәм озайтылган капка көчәнеше (VG) диапазоны арасындагы бәйләнешне теркәде һәм 1,7K температурада B магнит кырын исәпләде. Кечкенә электрон-тишек асимметриясе "Тылсымлы почмак" борылган ике катламлы графен җайланмасының аерылгысыз үзенчәлеге булып тора дип күзәтелде. Алдагы докладларда күзәтелгәнчә, команда бу нәтиҗәләрне теркәде һәм әлегә кадәр суперүткәргеч булган докладларны җентекләп аңлатты. Характеристик "Тылсымлы почмак" ике катламлы графен җайланмасының минималь борылу почмагын бора. Ландау җилләткеч диаграммасын җентекләбрәк тикшергәннән соң, тикшеренүчеләр кайбер күренекле үзенчәлекләргә ирештеләр.
Мәсәлән, яртылаш тутырылгандагы пик һәм Ландау дәрәҗәсенең ике тапкыр дегенерациясе элек күзәтелгән Момент сыман изоляция халәтләре белән туры килә. Команда якынча спин үзәнлеге SU(4) симметриясенең бозылуын һәм яңа квазикисәкчәле Ферми өслегенең барлыкка килүен күрсәтте. Ләкин, детальләр җентеклерәк тикшерүне таләп итә. Алдагы тикшеренүләр кебек үк, Rxx (озынлык каршылыгы) арткан артык үткәрүчәнлек күренеше дә күзәтелде. Аннары команда артык үткәрүчән фазаның критик температурасын (Tc) тикшерде. Бу үрнәктә артык үткәрүчәннәрне оптималь кушу өчен мәгълүматлар алынмаганлыктан, галимнәр 0,5K кадәр критик температура фаразладылар. Ләкин, бу җайланмалар артык үткәрүчән халәттән ачык мәгълүматлар ала алганчы, нәтиҗәсез кала. Өстен үткәрүчән халәтне тагын да тирәнрәк тикшерү өчен, тикшеренүчеләр төрле ташучылар тыгызлыгында җайланманың дүрт очлы көчәнеш-ток (VI) характеристикаларын үлчәделәр.
Алынган каршылык зуррак тыгызлык диапазонында супер ток күзәтелүен һәм параллель магнит кыры кулланылганда супер токның бастырылуын күрсәтә. Тикшеренүдә күзәтелгән тәртип турында аңлау алу өчен, тикшеренүчеләр Бистрицер-Макдональд моделен һәм яхшыртылган параметрларны кулланып, "Тылсымлы почмак" борылган ике катламлы графен җайланмасының Муар полосасы структурасын исәпләделәр. "Тылсымлы почмак" почмагының алдагы исәпләүләре белән чагыштырганда, исәпләнгән түбән энергияле Муар полосасы югары энергияле полосадан аерылмаган. Җайланманың борылу почмагы башка урында исәпләнгән "тылсымлы почмак" почмагыннан кечерәк булса да, җайланмада алдагы тикшеренүләр белән нык бәйле күренеш бар (Морт изоляциясе һәм суперүткәргечлек), бу физиклар көтелмәгән һәм мөмкин дип тапканнар.
Зур тыгызлыктагы (һәр энергиядә мөмкин булган халәтләр саны) тәртипне өстәмә бәяләгәннән соң, галимнәр күзәткән үзенчәлекләр яңа барлыкка килгән бәйле изоляция халәтләре белән бәйле. Киләчәктә изоляциянең сәер халәтен аңлау һәм аларны квант спинлы сыеклыклар дип классификацияләргә мөмкинме-юкмы икәнен билгеләү өчен халәтләр тыгызлыгы (DOS) турында җентеклерәк тикшеренү үткәреләчәк. Шулай итеп, галимнәр кечкенә борылыш почмагы (0,93°) булган борылган ике катламлы графен җайланмасында Мокс сыман изоляция халәте янында артык үткәрүчәнлекне күзәттеләр. Бу тикшеренү күрсәткәнчә, хәтта мондый кечкенә почмакларда һәм югары тыгызлыкта да электрон корреляциясенең муар үзлекләренә йогынтысы бер үк. Киләчәктә изоляция фазасының спин үзәннәре өйрәнеләчәк, ә түбәнрәк температурада яңа артык үткәрүчән фаза өйрәнеләчәк. Бу тәртипнең килеп чыгышын аңлау өчен эксперименталь тикшеренүләр теоретик тырышлыклар белән берләштереләчәк.
Бастырылган вакыты: 2019 елның 8 октябре