MIT fizikləri qeyri-adi maqnit xassələri olan yeni ultra nazik, iki ölçülü material yaratdılar ki, bu material bu xassələrin yaranmasının arxasında duran mürəkkəb tapmacanı həll etməyə davam etməzdən əvvəl onları təəccübləndirdi. Nəticədə, iş materialların ən fundamental səviyyədə, kvant fizikası dünyasında necə davrandığını öyrənmək üçün yeni platforma təqdim edir.

Təxminən 20 il əvvəl ilk belə materialın – karbondan ibarət qrafenin kəşfindən sonra bir atom təbəqəsindən ibarət ultra nazik materiallar elm adamlarının diqqətini cəlb etdi. O vaxtdan bəri digər irəliləyişlərlə yanaşı, tədqiqatçılar 2D materialların ayrı-ayrı təbəqələrinin üst-üstə yığılmasının və bəzən onları bir-birinə cüzi bucaq altında bükməyin onlara super keçiricilikdən tutmuş maqnitliyə qədər yeni xüsusiyyətlər verə biləcəyini tapdılar. MIT-də fizika professoru Sesil və İda Qrin Pablo Yarillo-Herrero tərəfindən MİT-də ilk olaraq yaradılmış twistronics sahəsinə daxil olun.

“Nature Physics” jurnalının 7 yanvar tarixli sayında bildirilən hazırkı araşdırmada , Yarillo-Herreronun başçılıq etdiyi alimlər üç qat qrafenlə işləyiblər. Hər bir təbəqə digərinin üstünə eyni bucaq altında bükülmüş, DNT spiralına bənzər bir spiral quruluş və ya bir-birindən ayrılmış üç kartdan ibarət bir əl yaratmışdır.

“Helicity əsas fizikadan kimyaya və molekulyar biologiyaya qədər elmdə fundamental bir anlayışdır. 2D materiallarla yeni başa düşməyə başladığımız yeni xüsusiyyətlərə malik xüsusi spiral strukturlar yaratmaq olar. Bu iş fizika sahəsində yeni bir dönüşü təmsil edir. twistronics və cəmiyyət bu spiral materiallar platformasından istifadə edərək başqa nə kəşf edə biləcəyimizi görməkdən çox həyəcanlanır” dedi Jarillo-Herrero. MİT-in Material Tədqiqat Laboratoriyası ilə bağlıdır.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1736830258&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-physicists-unexpected-magnetism-atomically-thin.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yNjYiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1736830257902&bpp=1&bdt=225&idt=163&shv=r20250109&mjsv=m202501080201&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1736830223%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1736830223%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1736830223%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=215040811350&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=1851&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=42533203%2C31089624%2C31089716%2C95344790%2C95350245%2C31089639%2C95347432&oid=2&pvsid=4370455031002969&tmod=1786871358&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=167

Bükülmə edin

Twistronics ultra nazik materiallarda yeni xüsusiyyətlərə səbəb ola bilər, çünki bu şəkildə 2D materialların vərəqlərinin təşkili moir şəbəkəsi adlanan unikal naxışla nəticələnir. Və bir moir nümunəsi, öz növbəsində, elektronların davranışına təsir göstərir.

Son məqalənin üç həmmüəllifindən biri Sergio C. de la Barrera deyir: “Bu, elektronlar üçün mövcud olan enerji səviyyələrinin spektrini dəyişir və maraqlı hadisələrin yaranması üçün şərait yarada bilər”. MİT-də postdoktorluq əməkdaşı olarkən bu işi aparan De la Barrera hazırda Toronto Universitetində dosentdir.

Hazırkı işdə üç qrafen təbəqəsinin yaratdığı spiral quruluş iki muare qəfəsini əmələ gətirir. Biri üst-üstə düşən ilk iki vərəq tərəfindən yaradılmışdır; digəri ikinci və üçüncü vərəqlər arasında formalaşır.

MİT fizikası üzrə magistr tələbəsi və məqalənin üç həmmüəllifindən biri Li-Qiao Xia deyir ki, iki moir nümunəsi birlikdə üçüncü muare, supermua və ya “muare muare” təşkil edir. “Bu, muare iyerarxiyasına bənzəyir.”

İlk iki muare nümunəsi yalnız nanometr və ya metrin milyardda biri miqyasında olsa da, supermuar digər ikisinin üzərində üst-üstə qoyulmuş yüzlərlə nanometr miqyasında görünür. Siz onu yalnız sistemin daha geniş görünüşünü əldə etmək üçün böyütsəniz görə bilərsiniz.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklər əldə edin .Abunə ol

Böyük bir sürpriz

Fiziklər bu moir iyerarxiyasının imzalarını müşahidə edəcəklərini gözləyirdilər. Lakin onlar maqnit sahəsini tətbiq etdikdə və dəyişəndə ​​böyük bir sürprizlə qarşılaşdılar . Sistem elektronların hərəkətindən yaranan maqnetizm üçün eksperimental imza ilə cavab verdi. Əslində, bu orbital maqnetizm -263 °C-ə qədər davam etdi – bu günə qədər karbon əsaslı materiallarda bildirilən ən yüksək temperatur.

Lakin bu maqnitizm yalnız müəyyən bir simmetriyaya malik olmayan bir sistemdə baş verə bilər – komandanın yeni materialında olmalıdır. MIT Pappalardo-nun fizika üzrə postdoktorantı Aviram Uri və yeni məqalənin üçüncü həmsədri, “Beləliklə, bunu görməyimiz çox çaşqın idi. Biz nə baş verdiyini başa düşmədik” deyir.

Məqalənin digər müəllifləri arasında MIT fizika professoru Liang Fu; Sandia Milli Laboratoriyalarından Aaron Sharpe; Princeton Universitetindən Yves H. Kwan; Ziyan Zhu, David Goldhaber-Gordon və Stenforddan Trithep Devakul; və Yaponiyada Milli Material Elmləri İnstitutundan Kenji Vatanabe və Takashi Taniguchi.

Nə baş verirdi?

Məlum olub ki, yeni sistem həqiqətən də komandanın müşahidə etdiyi orbital maqnitizmi qadağan edən simmetriyanı pozub, lakin çox qeyri-adi bir şəkildə. Xia deyir: “Nə baş verir ki, bu sistemdəki atomlar çox rahat deyil, ona görə də onlar qəfəs relaksasiyası adlandırdığımız incə təşkil edilmiş şəkildə hərəkət edirlər”. Və bu rahatlamanın yaratdığı yeni quruluş, həqiqətən, yerli olaraq, muare uzunluğu miqyasında simmetriyanı pozur.

Bu, komandanın müşahidə etdiyi orbital maqnitizm üçün imkanlar açır. Bununla belə, sistemi supermuar miqyasında görmək üçün böyütsəniz, simmetriya bərpa olunur.

“Moiré iyerarxiyası müxtəlif uzunluqlu miqyaslarda maraqlı hadisələri dəstəkləmək üçün ortaya çıxır” dedi de la Barrera.

Uri belə nəticəyə gəlir: “Bir tapmacanı həll edəndə çox əyləncəlidir və bu, çox zərif bir həlldir. Biz elektronların bu mürəkkəb sistemlərdə necə davrandığına dair yeni anlayışlar əldə etdik, təcrübə müşahidələrimiz məcbur edilməsəydi, əldə edə bilməyəcəyimiz fikirlərə sahib olduq. bu şeylər haqqında düşün.”

Daha çox məlumat: Li-Qiao Xia və digərləri, Topoloji zolaqlar və spiral üçqatlı qrafendə əlaqəli vəziyyətlər, Təbiət Fizikası (2025). DOI: 10.1038/s41567-024-02731-6

Jurnal məlumatı: Təbiət Fizikası 

Materialların Tədqiqat Laboratoriyası, Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir