Princeton Universiteti tərəfindən

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriBəzi M-nöqtəli moir materiallarında elektronlar çarpaz naxışlara kilidlənir – bir ölçülü davranışın əlaməti. Müəyyən hallarda, onlar da ortonormal valent bağ dimerlərinə donaraq kvant nizamının daha dərin qatını aşkar edə bilərlər. Kredit: Dumitru Calugaru

Bükülmüş materiallar – muare strukturları kimi tanınan – sadə həndəsi manipulyasiya vasitəsilə maddənin tamamilə yeni fazalarını yaradaraq müasir fizikada inqilab etdi və bugünkü “kimyagərlik” kimi ortaya çıxdı. “Muare” termini tanış səslənə bilər – zolaqlı köynəklərin və ya ekranların şəklini çəkərkən bəzən gördüyünüz qəribə dalğalanma nümunələrini təsvir edir; fizikada eyni əsas prinsip atom miqyasında tətbiq olunur. Təsəvvür edin ki, eyni və ya fərqli materiallardan iki atomik nazik təbəqə götürün, onları bir yerə yığın və bir təbəqəni digərinə nisbətən bir qədər fırladın.

Maraqlıdır ki, bu sadə bükülmə nəticədə yaranan materialı əsaslı şəkildə dəyişdirərək, onun ayrı-ayrı təbəqələrindən çox fərqli ekzotik xüsusiyyətləri nümayiş etdirməyə imkan verir. Bükülmə bucağına diqqətlə nəzarət etməklə, fiziklər əvvəllər eksperimental elm üçün bağlanmış qapıları açaraq tamamilə yeni kvant vəziyyətləri yarada bilərlər.

Bu moir strukturları kvant simulyatorlarından tutmuş , mürəkkəb kvant hadisələrini öyrənməyə kömək edən xüsusi sistemlərdən tutmuş, ultra həssas terahertz sensorlarına və tək foton detektorlarına qədər fundamental elm və texnoloji tətbiqlərlə zəngin gələcək vəd edir .

İki təbəqə büküldükdə, hər təbəqədən olan elektronlar güclü şəkildə müdaxilə edərək onların birləşmiş kvant mənzərəsini yenidən formalaşdırır. Bu effektin parlaq nümunəsi, qrafen təbəqələrinin ayrı-ayrılıqda superkeçirici ola bilməməsinə baxmayaraq, gözlənilmədən superkeçiriciliyin – elektronların müqavimətsiz axdığı bir vəziyyətin meydana gəldiyi bükülmüş ikiqatlı qrafendir.

Materiallardakı elektronlar, onların kvant mexaniki hərəkət vəziyyətini mahiyyətcə təsvir edən impuls adlanan kvant nömrəsinə malikdir. İndiyə qədər diqqət əsasən K-nöqtələri – 120 dərəcə fırlanma altında simmetrik elektron impulsunun xüsusi nöqtələri kimi tanınan altıbucaqlı qəfəslərə yönəldilmişdir. Qrafen, MoTe₂, MoSe₂ və WSe₂ kimi yalnız bir neçə material eksperimental olaraq tədqiq edilmişdir.

Bununla belə, Təbiətdə nəşr olunan yeni araşdırmada beynəlxalq tədqiqatçılar qrupu, elektron impulsunun M nöqtəsinə əsaslanan tamamilə yeni bükülmə paradiqmasını təqdim edir və moir mənzərəsini əhəmiyyətli dərəcədə genişləndirir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1752134486&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-07-axis-platform-path-quantum-simulation.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM4LjAuNzIwNC45NyIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTM4LjAuNzIwNC45NyJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzOC4wLjcyMDQuOTciXV0sMF0.&dt=1752134479329&bpp=1&bdt=298&idt=89&shv=r20250708&mjsv=m202507020101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1752134382%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1752134382%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1752134382%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0%2C336x280&nras=1&correlator=8057990515914&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=448&ady=2248&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95353386%2C95362656%2C95365235%2C95365461%2C95359266%2C95365797&oid=2&pvsid=8122898795174783&tmod=915215419&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage3.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=7052

Oksford Universitetində Leverhulme-Peierls tədqiqatçısı Dumitru Calugăru (Ph.D. 2024, Princeton) izah edir: “İndiyə qədər bütün bükülmələr K nöqtələri ətrafında olub, bizi maddi kainatın kiçik bir küncü ilə məhdudlaşdırıb”. “Diqqətimizi M nöqtələrinə yönəltməklə, biz tamamilə yeni kvant davranışı ilə bükülmüş kvant materiallarının tamamilə yeni sinfini açırıq. Elektron zolağın minimumunun mövqeyi əsasdır.”

Sənəd Prinston Universiteti (ABŞ), Donostia Beynəlxalq Fizika Mərkəzi (İspaniya), Oksford Universiteti (Böyük Britaniya), Maks Plank Cəmiyyəti (Almaniya), Kornell Universiteti (ABŞ), Münhen Ludwig Maximilian Universiteti (Almaniya), Florida Universiteti (Şerbrooke Universiteti) (University of Florida) və universitetlər (ABŞ) daxil olmaqla bir çox qitə və qurumlar arasında əhəmiyyətli beynəlxalq əməkdaşlığı təmsil edir.

Nəzəriyyə fizikləri , hesablama fizikləri və təklif olunan materialları sintez etməyə və aşındırmağa başlayan beynəlxalq materialşünaslar və kimyaçılar qrupunun daxil olduğu tədqiqat qrupu bu yeni bükülmə növü üçün uyğun olan yüzlərlə namizəd materialı müəyyən etməklə başladı.

Bu materiallar, bükülmüş təbəqələrin ortaya çıxan kvant xassələrinə nəzarət edən kritik xüsusiyyət olan elektron lent minimumunun mövqeyinə əsasən sistematik olaraq təsnif edildi. Bu materiallardan ikisi (SnSe ₂ və ZrS ₂ ) – M nöqtəsində minimum zolaqla – dərin cari tədqiqat üçün seçilmişdir.

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, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Princetonda doktoranturadan sonrakı tədqiqatçı Haoyu Hu izah etdi: “Moire zolaqlarının adətən topoloji xüsusiyyətlər nümayiş etdirdiyi K-nöqtəsinin bükülməsindən fərqli olaraq, biz M nöqtəli bükülmüş zolaqların topoloji cəhətdən əhəmiyyətsiz, lakin olduqca düz olduğunu gördük” dedi.

“Lakin M nöqtəsindəki zolaqlar əvvəllər nəzərə çarpmayan bir simmetriya növünə malikdir və onları olduqca qeyri-adi və bəzən hətta birölçülü edir. Bu, onların kvant davranışını kökündən dəyişdirir.”Bükülmüş üçbucaqlı qəfəsli monolayerlər üçün impuls-məkan Q-torları. Kredit: Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09187-5

Altı aydan çox hesablama səyi tələb edən geniş mikroskopik ab initio hesablamaları vasitəsilə Yi Jiang və Hanqi Pi (Donostia Beynəlxalq Fizika Mərkəzi) elektron zolaqlarının təxminən üç dərəcə aşağı burulma bucaqlarında əhəmiyyətli dərəcədə düzləşdiyini nümayiş etdirdi. Elektron zolaqlarının düzəldilməsi elektronları effektiv şəkildə yavaşlatır, onların qarşılıqlı təsirini artırır və yeni kvant hadisələrinin yaranmasına səbəb olur.

“Bu yastılaşma elektronları ya altıbucaqlı qəfəsdə, ya da kaqome qəfəs quruluşunda lokallaşdıra bilər” dedi Jiang.

Pi daha ətraflı izah etdi: “Belə lokalizasiya o deməkdir ki, biz indi potensial olaraq kvant spin mayeləri də daxil olmaqla müxtəlif kvant vəziyyətlərini təcrübi olaraq həyata keçirə bilərik.”

Kvant spin mayeləri, fizikləri valeh edən çətin vəziyyətlər, yüksək temperaturlu superkeçiriciliyə mümkün yollar daxil olmaqla, maraqlı tətbiqlər vəd edir. Lakin, əsasən dopinqə (elektronların əlavə edilməsi və ya çıxarılması) və digər vacib material xassələrinin dəqiq idarə edilməsində həddindən artıq çətinliklər səbəbindən, onlar heç vaxt kütləvi materiallarda eksperimental olaraq müşahidə edilməmişdir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=3984658916&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1752134491&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-07-axis-platform-path-quantum-simulation.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM4LjAuNzIwNC45NyIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTM4LjAuNzIwNC45NyJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzOC4wLjcyMDQuOTciXV0sMF0.&dt=1752134479330&bpp=1&bdt=299&idt=104&shv=r20250708&mjsv=m202507020101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1752134382%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1752134382%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1752134382%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0%2C336x280%2C750x280%2C336x280&nras=1&correlator=8057990515914&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=448&ady=4639&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=867&eid=95353386%2C95362656%2C95365235%2C95365461%2C95359266%2C95365797&oid=2&psts=AOrYGsknWQg8pRFAEfRjkoqqozQTHKTmV5mkNNUm3mveUal-NL-_eg74UhsnvRHwlZ8LCtRCHnD_-IPzZcwyzB5ee8o8Jsdh&pvsid=8122898795174783&tmod=915215419&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage3.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=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=12582

Bununla birlikdə, bükülmüş materiallar, tənzimlənə bilən strukturları və elektrostatik qapıların mümkünlüyü sayəsində daha çox eksperimental idarəolunma təklif edir – bu, bu tarixi maneələrin çoxunu dəf edərək, materialı pisləşdirmədən elektronların dopinqinə imkan verən bir texnikadır.

Komandanın nəzəri proqnozları və təfərrüatlı elektron modelləri bu vəziyyətləri real materiallarda müşahidə etmək yolunda böyük bir addımdır. Maddənin müəyyən edilmiş digər fazaları, məsələn, bir istiqamətli spin mayeləri və ortonormal dimer valentlik bağı fazaları M nöqtəsi sistemi üçün tamamilə yeni və unikaldır.

Bununla belə, bu tədqiqat nəzəriyyəni üstələyir. Kvant materialları kimyası üzrə əməkdaşlar – Lesli Schoop (Princeton Universiteti) və Klaudiya Felser (Maks Plank İnstitutu, Drezden) – artıq bir neçə proqnozlaşdırılan namizəd materialın toplu kristallarını uğurla sintez etmişlər və bu, praktiki həyata keçirməyə doğru kritik ilk addımdır.

Dmitri Efetov (Lüdviq Maksimilian Münhen Universiteti), Jie Shan və Kin Fai Mak (hər ikisi Kornell Universitetində) daxil olmaqla, 2D materiallar üzrə dünya üzrə aparıcı mütəxəssislər təklif olunan platformanın eksperimental məqsədəuyğunluğunu aydın şəkildə nümayiş etdirmək üçün bu kütləvi kristalları tək qatlı təbəqələrə aşındırırlar.

Prinston Universitetinin fizika professoru B. Andrei Berneviq deyib: “Bu materialların eksperimental reallaşdırılması çox vacibdir. Büküldükdən, qapalı vəziyyətdə olandan və ölçüləndən sonra bu yeni kvant dövlətləri hiss olunan reallıqlara çevrilə bilər”.

“Gördüyümüz hər bir yeni bükülmə sürprizlər verir. Əsasən, bu materiallar heç kimin təsəvvür etmədiyi maddənin kvant vəziyyətlərinə giriş qapısı təklif edir. Onlar eksperimental olaraq idarə oluna bildikləri üçün imkanlar həqiqətən sonsuzdur.”

Daha çox məlumat: Bogdan Bernevig, M-nöqtəsinin bükülməsinə əsaslanan Moire materialları, Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09187-5 . www.nature.com/articles/s41586-025-09187-5

Jurnal məlumatı: Təbiət 

Princeton Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir