Kredit:Zhang et al.
När två lager av grafen eller andra tvådimensionella (2D) material staplas ovanpå varandra med en liten vinkelförskjutning, är kristallgittren som produceras av varje lager rumsligt "osynkroniserade". Detta resulterar i ett unikt strukturmönster som kallas moiré superlattice.
Under de senaste åren har många fysiker undersökt egenskaperna och egenskaperna hos moiré-supergitter, eftersom de har visat sig vara särskilt lovande för utvecklingen av ny kvantteknologi. De flesta av dessa studier har fokuserat på vriden tvåskiktsgrafen, ett material som består av två lager grafen staplade ovanpå varandra och roterade med en liten vridningsvinkel.
Forskare vid University of Minnesota och Harvard University har nyligen genomfört en studie som undersöker egenskaperna hos vriden treskiktsgrafen, som består av tre staplade lager av grafen med två på varandra följande små vridvinklar. Deras artikel, publicerad i Physical Review Letters , ger bevis på korrelerade isoleringstillstånd och transportsignaturen för supraledning i materialet.
"Det har tidigare visat sig att vridet dubbelskiktsgrafen kan bli supraledande med en exakt avstämd vridningsvinkel," sa Ke Wang, en av forskarna som genomförde studien, till Phys.org. "De vridna dubbelskikten är mycket inställbara när det gäller materialparametrar och elektrostatik, vilket möjliggör nya insikter för att förstå korrelerad elektronfysik och lovar nya potentiella kvantelektroniktillämpningar."
Genom att lägga till ett tredje lager grafen skapade Wang och hans kollegor en struktur som de kallade "moiré of moiré" supergitter. De undersökte sedan denna struktur och försökte bättre förstå dess egenskaper och egenskaper.
"Vårt senaste arbete lägger till en 3 rd lager av grafen för att bilda ett vridet trelager," förklarade Wang. "De två supergittren från lager 1-2 och lager 2-3 är återigen "osynkroniserade", vilket ger upphov till ett supergitter av högre ordning, vilket vi refererar till som 'moiré of moiré superlattice'. Vi kyler sedan ner systemet till låg temperatur (10mK - 20K) och studerar dess elektroniska transportbeteende."
Den högre ordningens moiré av moiré-supergitter i vriden treskiktsgrafen verkar uppvisa mycket intrikat fysik, både strukturellt och elektroniskt. Till exempel uppvisar materialet transportsignaturen för supraledning vid en extremt låg elektrondensitet (~ 10 10 cm -2 ), två storleksordningar mindre än elektrondensiteter som rapporterats i tidigare artiklar.
"Våra experimentella resultat kastar också nytt nytt ljus över att förstå supraledning i grafen," sa Wang. "Man trodde tidigare att elektroner måste isoleras energiskt innan de kan ge upphov till supraledning i grafen, men vårt experiment verkar tyda på något annat."
I framtiden kan det nya materialet som studerats av detta team av forskare visa sig vara mycket värdefullt för tillverkning av ny teknik, särskilt kvantelektronik och datorplattformar. Dessutom kan resultaten som Wang och hans kollegor samlat in inspirera andra forskarlag att också studera potentialen hos vriden treskiktsgrafen eller andra system som kan ge upphov till en "moiré of moiré" supergitter.
"Materialet vi avslöjade kan vara en lovande atomärt ren supraledare som kan ställas in elektrostatiskt med extremt låg bärardensitetsförändring, vilket är önskvärt för framtida kvantelektroniska enheter," tillade Wang. "För att bättre förstå dess potentiella tillämpningar planerar vi nu att studera de strukturella egenskaperna hos vridet treskiktsgrafen med hjälp av olika mikroskopitekniker och tillverka grinddefinierade nanostrukturer för att undersöka och manipulera nya kvantfenomen som kan uppstå från systemet." + Utforska vidare
© 2021 Science X Network
