Fysiker vid University of California, Berkeley, har observerat ett nytt Mott-tillstånd i vridna grafen-dubbelskikt vid den "magiska vinkeln", där supraledning och andra exotiska fenomen uppstår. Fyndet, publicerat i tidskriften Nature, kastar nytt ljus över fysiken hos korrelerade elektroner i tvådimensionella material och kan få konsekvenser för utvecklingen av framtida kvantteknologier.

I vridna grafendubbelskikt staplas två lager grafen i en liten vridningsvinkel. Denna twist bryter den ursprungliga kristallsymmetrin hos grafen och ger upphov till en mängd nya fysikaliska egenskaper, inklusive supraledning och magnetism.

Mott-tillståndet är en fas av materia som förekommer i material med starka elektronkorrelationer. I en Mott-isolator är elektronerna så starkt korrelerade att de inte kan röra sig fritt och materialet beter sig som en isolator. Mott-övergången inträffar när ett material genomgår en fasförändring från ett metalliskt tillstånd till ett Mott-isolerande tillstånd när elektronkorrelationerna ökar.

Forskarna vid Berkeley observerade en ny typ av Mott-tillstånd i vridna grafen-dubbelskikt i den magiska vinkeln. Mott-tillståndet i detta system kännetecknas av ett säreget laddningsordningsmönster, där elektronerna är ordnade i ett regelbundet mönster av alternerande laddade och neutrala områden.

Detta nya Mott-tillstånd skiljer sig från Mott-tillstånden som har observerats i andra material och är en konsekvens av de unika elektroniska egenskaperna hos vridna grafen-dubbelskikt. Fyndet ger ett nytt fönster in i fysiken hos korrelerade elektroner i tvådimensionella material och kan få konsekvenser för utvecklingen av framtida kvantteknologier, såsom högtemperatursupraledare och kvantdatorer.