Topologisk tung fermionmodell. (a) En skiss av moiré-enhetscellen av MATBG och dess tunga fermionanalog, där de lokala momenten och ambulerande elektronerna bildas av den effektiva f orbitaler vid AA -staplingsregioner respektive topologiska ledningsband (c). (b) Bandstrukturen för BM-modellen vid den magiska vinkeln θ=1,05°, där moiré BZ och högsymmetrimoment illustreras i den övre infällda panelen. Överlappningarna mellan Bloch-staterna och försökets WF representeras av de röda cirklarna. Densitetsprofilen för de konstruerade maximalt lokaliserade WF:erna ( f orbitaler) visas i den nedre infällda panelen. (c) Band som ges av den topologiska tunga fermionmodellen (svarta linjer) jämfört med BM-banden (blå kors). C (blå) och f band (röda) i den avkopplade gränsen, där γ=v′⋆ =0 , visas i insättningen. Orange streckade linjer indikerar utvecklingen av energinivåer som f−c kopplingen är påslagen. Kredit:Physical Review Letters (2022). DOI:10.1103/PhysRevLett.129.047601
Ett par forskare, den ene med Peking University, den andra med Princeton University, har funnit att parametrarna för vridna grafens excitationsspektra direkt motsvarar egenskaperna hos den tunga fermionmodellen. I deras artikel publicerad i tidskriften Physical Review Letters, Zhi-Da Song och B. Andrei Bernevig beskriver att bygga en modell för att visa aspekter av Bistritzer-MacDonald-modellen och sedan använda den för att demonstrera egenskaperna hos vriden dubbelskiktsgrafen. Aline Ramires med Paul Scherrer Institute har publicerat en News &Views-artikel i tidskriften Nature skisserar Bernevigs och Songs verk.
Grafen är ett platt 2D-ark av kol och ett föremål för omfattande forskning. En forskningsinsats för fyra år sedan innebar att lägga ett ark grafen ovanpå ett annat och sedan vrida det översta arket. Efter mycket försök och misstag fann dessa forskare att vridning av det övre arket en viss mängd (1,05 grader) ledde till skapandet av en supraledare. Det fick dem att hänvisa till den vridna mängden som en "magisk vinkel".
Sedan dess har andra forskare studerat egenskaperna hos vriden dubbelskiktsgrafen i linje med dess magiska vinkel. I denna nya ansträngning studerade forskarna dess excitationsspektra och fann att det motsvarade parametrarna för fermionmodellen.
Tidigare arbete har visat att vriden dubbelskiktsgrafen i precis rätt orientering antar några unika egenskaper - en uppsättning elektroner rör sig till exempel runt, vilket står för dess ledningsförmåga. Men en annan uppsättning elektroner förblir fixerade. Materialets två motstridiga egenskaper gör det möjligt för forskare att skjuta ett prov mellan en isolator och en supraledare.
För att bättre förstå varför detta händer skapade Song och Bernevig en modell av systemet och använde den sedan för att utföra exakta beräkningar som beskriver materialets beteende. De fann att de kunde beskriva strukturen hos vriden dubbelskiktsgrafen jämfört med tunga fermionmaterial. Mer arbete visade att parametrarna för materialet direkt motsvarade parametrarna för den tunga fermionmodellen. Tunga fermionmaterial är de som finns längst ner i det periodiska systemet. + Utforska vidare
© 2022 Science X Network
