İki ölçülü (2D) materialların iki qatının kiçik bir bükülmə bucağı ilə örtülməsi zamanı yaranan strukturlar olan Moir super şəbəkələri çoxsaylı fizika tədqiqatlarının diqqət mərkəzində olmuşdur. Bunun səbəbi, bu yaxınlarda onların maraqlı müşahidə olunmamış fiziki hadisələri və maddənin ekzotik fazalarını özündə əks etdirdiyi aşkar edilmişdir.

Kaliforniya Dövlət Universitetinin Northridge, Stokholm Universiteti və Massaçusets Texnologiya İnstitutunun (MIT) tədqiqatçıları bu yaxınlarda fraksiya ilə doldurulmuş muare super şəbəkə zolaqlarında maddənin yeni kvant anomal vəziyyətinin ortaya çıxacağını proqnozlaşdırdılar . Onların Physical Review Letters jurnalında dərc olunmuş məqaləsi burulmuş yarımkeçirici ikiqatlı 𝑡MoTe _2- də maddənin bu vəziyyətinin mövcudluğunu proqnozlaşdırır .

Phys.org-a məqalənin həmmüəllifi Lianq Fu deyib: “Moir materialları topoloji kvant mayeləri və elektron kristallar da daxil olmaqla müxtəlif elektron fazalara malikdir”. “Geniş şəkildə desək, kristallaşma və topologiya müvafiq olaraq elektron hissəcik və dalğa aspektində kök salır.”

Moire superlattices üzərində fokuslanan son tədqiqatlardan ilhamlanaraq, Fu və həmkarları bu materiallardakı elektronların ikili təbiətini araşdırmaq üçün yola çıxdılar. Hesablamalar və mülahizələrdən sonra onlar bu materiallarda əvvəllər heç vaxt müşahidə olunmayan topoloji elektron kristalın meydana çıxacağını proqnozlaşdırdılar.

Həmmüəllif Donna Şenq deyib: “Əsas məqsədlərimiz kinetik enerji və qarşılıqlı təsir arasında daha zəngin qarşılıqlı əlaqəyə malik moir super şəbəkə sistemlərinin fərqli xarakterik xüsusiyyətlərini, habelə onları necə xarakterizə etməyi nəzərə alaraq, hansı yeni kvant fazalarının həyata keçirilə biləcəyini anlamaq idi ” dedi. kağızdan.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1725351714&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-quantum-anomalous-crystal-fractionally-moir.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiNy4wLjAiLCJ4ODYiLCIiLCIxMjguMC42NjEzLjExNCIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyOC4wLjY2MTMuMTE0Il0sWyJOb3Q7QT1CcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI4LjAuNjYxMy4xMTQiXV0sMF0.&dt=1725351713891&bpp=2&bdt=987&idt=106&shv=r20240828&mjsv=m202408280101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D115dd7ab24f29971%3AT%3D1725350355%3ART%3D1725351549%3AS%3DALNI_Mb4HUkunVQ4SLlcQFYwSX7YcUGezQ&gpic=UID%3D00000ed2d67470b8%3AT%3D1725350355%3ART%3D1725350355%3AS%3DALNI_MaKBGicQZ1HLvpmn0jztfJx7BMFQA&eo_id_str=ID%3D938f1cb1871ca15e%3AT%3D1725350355%3ART%3D1725351549%3AS%3DAA-AfjaB5rAggLz7wStGWiH6QCPm&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2510063879283&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1040&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=4&adx=447&ady=1945&biw=1903&bih=919&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759842%2C31086546%2C31086638%2C31086687%2C95338226%2C95338242%2C95341534%2C95341663%2C95341876%2C95340844%2C95341515%2C95341519&oid=2&pvsid=1939428298655422&tmod=994287644&uas=0&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=1366%2C0%2C1366%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1040%2C1920%2C919&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=4&uci=a!4&btvi=1&fsb=1&dtd=116

Tədqiqat qrupu tərəfindən kəşf edilən maddənin yeni vəziyyəti bir-birinə qarışan ferromaqnetizm, yük sırası və topologiyanın maraqlı birləşməsini nümayiş etdirir. Xüsusiyyətlərin bu birləşməsi olduqca qeyri-adidir, çünki ümumiyyətlə topologiya və yerli yük sırası rəqabət aparır və birlikdə müşahidə edilmir.

Məqalənin həmmüəllifi Emil J. Bergholtz, “Bu sinif vəziyyətlər, kvantlaşdırılmış və heyrətamiz dərəcədə böyük sıfır sahəli Hall keçiriciliyi də daxil olmaqla, izahedici eksperimental imzalarla moir super şəbəkələrində olduqca yaygın ola bilər” dedi.

“Bunu daha da diqqətəlayiq edən güclü Kulon qarşılıqlı təsirlərinin bu vəziyyəti idarə etməsidir. Bu qarşılıqlı təsirlər olmasaydı, sistem özünü sadə metal kimi aparardı. Bununla belə, güclü qarşılıqlı təsir göstərən sistemin topologiyası buna baxmayaraq, effektiv şəkildə qarşılıqlı təsir göstərməyən fermionlar baxımından özünü göstərir. Chern izolyasiya edən dövlət forması.”

Komandanın maddənin bu yeni vəziyyəti ilə bağlı proqnozu burulmuş ikiqatlı yarımkeçiriciləri araşdıran tədqiqatlardan əldə edilən məlumatlardan istifadə edərək geniş ədədi hesablamalara əsaslanır. Tədqiqatçılar həmçinin yeni dövlətin əsas keyfiyyət xüsusiyyətlərini özündə cəmləşdirən, onun əsas fizikasını daha yaxşı başa düşməyi təklif edən sadə fenomenoloji model yaratdılar.

“Tədqiqatımız kristallaşma və topologiya kimi güclü qarşılıqlı təsir göstərən materiallarda yaranan kvant hadisələrinin müxtəlif aspektlərini birləşdirən maddənin yeni və gözlənilməz mərhələsini müəyyən etdi ” dedi məqalənin həmmüəllifi Əhməd Abouelkomsan.

“Bu fazanın kristallaşma nümayiş etdirməyən kompozit fermi maye fazası kimi qonşu fazalarla rəqabət apardığı aşkar edilmişdir. Buna görə də, tapıntılarımız mümkün əsas fazaları müəyyən etməyə çalışan moir materialları üzərində cari təcrübələr üçün bələdçi rolunu oynayır.”

Bu yaxınlarda aparılan araşdırma, muare superlattices-də maddənin ekzotik fazalarının öyrənilməsi üçün yeni imkanlar açır. Son tədqiqatlar Kaliforniya Dövlət Universitetinin Northridge, Stokholm Universiteti və MIT-də komanda tərəfindən proqnozlaşdırılan vəziyyətə çox bənzəyən bükülmüş ikiqatlı-üçqatlı qrafendə kvant anomal Hall kristalının eksperimental müşahidəsini topladı.

Növbəti araşdırmalarında Fu, Şenq və onların həmkarları proqnozlaşdırdıqları maddənin vəziyyətini araşdırmağa davam etməyi və inşallah moir super şəbəkələrində digər ekzotik vəziyyətləri ortaya qoymağı planlaşdırırlar. Onların nəticələrinə əsasən onlar proqnozlaşdırırlar ki, fraksiyalı muare zolağının doldurulmasında tam ədədli Chern izolyator kristalları muare super şəbəkələrinin fenomenologiyasında mühüm rol oynayır.

Məqalənin həmmüəllifi Aidan Reddi, “Belə vəziyyətlər bizim işimizdən əvvəl məhdud bir maqnit sahəsi altında müşahidə edilmişdi və o vaxtdan bir neçə qrafen əsaslı muare sistemlərində sıfır sahədə müşahidə edilmişdir” dedi.

“Bu fenomenologiya bir çox nəzəri suallar doğurur. Məsələn, bu vəziyyətlər və fraksiya Chern izolyatorları arasındakı enerjili rəqabət haqqında necə düşünməliyik? Kristalın doldurma faktoru və Chern nömrəsinin əsas muare zolaqlarının Chern sayı ilə əlaqəsini necə başa düşməliyik. ?

“Biz başqaları arasında bu suallar haqqında düşünməyə davam etməkdən həyəcanlanırıq.”

Daha çox məlumat: DN Sheng et al, Moire Superlattices-in Fraksiya Doldurulmasında Quantum Anomal Hall Crystal, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.066601

Jurnal məlumatı: Fiziki baxış məktubları