British Columbia Universiteti, Vaşinqton Universiteti və Cons Hopkins Universitetinin tədqiqatçıları xüsusi hazırlanmış qrafen strukturunda kvant vəziyyətlərinin yeni sinfini müəyyən ediblər.

Təbiətdə nəşr olunan tədqiqat bükülmüş ikiqatlı-üçqatlı qrafendə topoloji elektron kristalların kəşfi barədə məlumat verir, bu sistem yığılmış iki ölçülü materiallar arasında dəqiq fırlanma bükülməsinin tətbiqi ilə yaradılmışdır .

“Bu işin başlanğıc nöqtəsi pətək quruluşunda düzülmüş karbon atomlarından ibarət olan iki qrafenin ləpəsidir. Elektronların karbon atomları arasında hoppanma üsulu qrafenin elektrik xassələrini müəyyənləşdirir və bu, səthi olaraq daha çox oxşardır. mis kimi ümumi dirijorlar,” UBC-nin Fizika və Astronomiya Departamentinin və Blusson Universitetinin üzvü professor Coşua Folk bildirib. Kvant Maddə İnstitutu (UBC Blusson QMI).

“Növbəti addım iki lopanın aralarında kiçik bir bükülmə ilə üst-üstə yığılmasıdır. Bu, moir nümunəsi kimi tanınan həndəsi müdaxilə effekti yaradır: Yığının bəzi bölgələrində iki lopadan birbaşa bir-birinin üstündə karbon atomları var. digər bölgələrdə atomlar ofset var “dedi Folk.

“Elektronlar bükülmüş yığında bu muare modelindən hoppandıqda, elektron xassələri tamamilə dəyişir. Məsələn, elektronlar yavaşlayır və bəzən hərəkətlərində bir bükülmə əmələ gətirirlər, məsələn, suyun boşaldılmasında burulğan. küvet boşaldığı üçün.”

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=1737608812&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-uncovers-exotic-electron-crystal-graphene.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yNjciLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY3Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY3Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1737608812840&bpp=2&bdt=191&idt=2&shv=r20250121&mjsv=m202501160401&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737608447%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737608447%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737608447%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3025169632028&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=1875&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=42531705%2C95344791%2C31089904%2C31088249%2C95347432&oid=2&pvsid=3777614596233303&tmod=612237233&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&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=6

Bu tədqiqatda bildirilən sıçrayışlı kəşf Vaşinqton Universitetində professor Metyu Yankovitzin laboratoriyasında doktorluqdan sonrakı tədqiqatçı Dr. Dacen Waters tərəfindən hazırlanmış bükülmüş qrafen nümunəsini tədqiq edən UBC-dən Ruiheng Su adlı bir bakalavr tələbəsi tərəfindən müşahidə edilmişdir.

Folk’s laboratoriyasında təcrübə üzərində işləyərkən Ruiheng qrafendəki elektronların mükəmməl nizamlanmış massivdə donduğu, yerində kilidlənmiş, lakin stasionar piruetləri zərif şəkildə ifa edən balet rəqqasları kimi vəhdətdə fırlanan cihaz üçün unikal konfiqurasiya kəşf etdi. Bu sinxron fırlanma, elektrik cərəyanının nümunənin kənarları boyunca asanlıqla axdığı, elektronların hərəkətsiz qaldığı üçün daxili izolyasiya olaraq qaldığı diqqətəlayiq bir fenomenə səbəb olur.

Maraqlıdır ki, kənar boyunca axan cərəyanın miqdarı təbiətin iki əsas sabitinin – Plank sabitinin və elektronun yükünün nisbəti ilə dəqiq müəyyən edilir. Bu dəyərin dəqiqliyi elektron kristalın topologiya kimi tanınan xüsusiyyəti ilə təmin edilir və bu, təvazökar deformasiyalarla dəyişməz qalan obyektlərin xüsusiyyətlərini təsvir edir.

Yankovitz, “Bir pişi əvvəlcə kəsilmədən simit halına salına bilmədiyi kimi, sərhəd 2D elektron kristalının ətrafındakı elektronların dövran edən kanalı da ətraf mühitdəki nizamsızlıq səbəbindən pozulmadan qalır” dedi Yankovitz.

“Bu, keçmişin adi Wigner kristallarında görünməyən topoloji elektron kristalın paradoksal davranışına gətirib çıxarır – elektronların nizamlı bir massivdə dondurulması nəticəsində yaranan kristala baxmayaraq, o, öz sərhədləri boyunca elektrik keçirə bilər.”

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

Topologiyanın gündəlik nümunəsi Möbius zolağıdır – sadə, lakin ağılları əyən obyekt. Təsəvvür edin ki, bir kağız zolağı götürün, onu bir döngə halına gətirin və uclarını bir-birinə yapışdırın. İndi, başqa bir zolaq götürün, ancaq ucları birləşdirmədən əvvəl, bir bükülmə verin. Nəticə yalnız bir tərəfi və bir kənarı olan bir səth olan Möbius zolağıdır. Təəccüblüdür ki, şeridi necə manipulyasiya etməyə çalışsanız da, onu parçalamadan onu normal bir döngəyə çevirə bilməzsiniz.

Kristaldakı elektronların fırlanması Möbius zolağındakı bükülmə ilə analojidir və elektron kristalların keçmişdə müşahidə edildiyi nadir hallarda topoloji elektron kristalın diqqətəlayiq xüsusiyyətinə gətirib çıxarır: elektronların axdığı kənarlar müqavimətsiz, kristalın özündə yerində kilidlənmiş kimi təsvir edilmişdir.

Topoloji elektron kristal yalnız konseptual nöqteyi-nəzərdən maraqlı deyil, həm də kvant məlumatında irəliləyişlər üçün yeni imkanlar açır. Bunlara topoloji kvant kompüterləri üçün kubitlərin əsasını təşkil edən topoloji elektron kristalını superkeçiriciliklə birləşdirməyə gələcək cəhdlər daxildir.

Daha çox məlumat: Ruiheng Su və digərləri, Bükülmüş qrafendə Moire ilə idarə olunan topoloji elektron kristallar, Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-024-08239-6

Jurnal məlumatı: Təbiət 

British Columbia Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir