En fysikgrupp vid University of Oklahoma belyser ett nytt Mott -tillstånd som observerats i vridna grafenbislag vid "magisk vinkel" i en nyligen publicerad studie Fysiska granskningsbrev . OU -fysiker visar att Mott -tillståndet i grafen -dubbelskikt gynnar ferromagnetisk inriktning av elektronspinnarna, ett fenomen som är okänt i konventionella Mott -isolatorer, och ett nytt koncept om det nya isoleringstillståndet som observerats i vridna grafenbislag.

"Vi försöker förstå Mott -statens natur i detta system, "sa Bruno Uchoa, docent vid Homer L. Dodge Institutionen för fysik och astrofysik. "Mott -tillståndet vi föreslog är ett isolerande tillstånd som kan leda till supraledning under vissa förhållanden, ändå skiljer sig från Mott -tillstånd som observerats i andra system. Det finns grundläggande skillnader, dock, och det här är vad vi studerar. "

Mott-fysik har undersökts omfattande under de senaste decennierna i högtemperatur-superledare med hög temperatur-material som under vissa förhållanden kan överföra laddningsströmmar vid relativt hög temperatur utan att producera någon värmeavledning. I Mott -fasen, dock, laddningsbärarnas rörelse begränsas av deras starka ömsesidiga elektriska avstötning, vilket leder till isolerande beteende, när ett material inte kan leda någon elektricitet.

Det leder också till anti-ferromagnetism, ett tillstånd där snurren på två elektroner som sitter bredvid varandra är antiparallell. Den senare egenskapen är resultatet av Pauli -uteslutningsprincipen, en av de många exotiska egenskaperna hos kvantmekaniken, som säger att de två elektronerna inte kan uppta samma kvanttillstånd. Den nya studien visar att Mott -tillståndet i grafen avviker från andra kända exempel på grundläggande sätt.

Med två ark grafen vriden i en mycket liten vinkel, känd som 'magisk vinkel, 'systemet korrelerar med egenskaper som ses i högtemperatur superledare. Grafen är gjord av kol och det tunnaste materialet i universum, bara en atom tjock. Materialet är som ett bikakegaller, så två lager vridna i en mycket liten vinkel resulterar i att elektronerna rör sig olika. Det nya verket visar att gitterbegränsningar som den lilla vridningsvinkeln medför kan starkt gynna parallell inriktning av de elektroniska snurrningarna även när elektroner starkt stöter bort varandra. OU -fysikerna föreslog ett nytt Mott -tillstånd där dessa elektroner beter sig på sätt som inte setts tidigare.

"Twisted graphene bilayers är mycket lovande för en mängd olika tekniska tillämpningar inom nanodevices, "sa Kangjun Seo, en postdoktor i OU -gruppen, som var första författare till studien. "Detta är ett mycket intressant och viktigt fysiskt system."

OU -papperet, "Ferromagnetic Mott State i Twisted Graphene Bilayers vid Magic Angle, "publicerades nyligen i Fysiska granskningsbrev .