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研究UMSO-220揭示了魔法角图石墨烯中应变诱导的量子相变

物理学 2021-09-25 23:59:21

通过Ingrid Fadelli,物理

~g菌株下扭曲双层石墨烯的示意图(我们使用不切实际的应变参数来夸大菌株)

学分:Parker等

在过去几年中,全世界的许多物理学家和材料科学家一直在调查魔法角扭曲双层石墨烯(MATBG)的性质和特征

MATBG是强烈相关的2018年首次实验实现的材料

这种独特的材料占多样的高度相关阶段,包括金属,半球,切尔恩绝缘体,量子异常霍尔国家,也许是最有趣的,超导性

伯克利大学的研究人员(UC Berkeley )最近进行了研究调查单轴异质棘轮对MATBH

在物理审查信中公布的调查结果的影响,表明小应变值导致零温度两种州之间的过渡,即对称破碎的克拉姆斯inchalley - 相干绝缘体和向列语半阶段

“我们领域的一个关键目标是了解Matbg中超导的起源并肉体负责的机制,”丹尼尔帕克和Tomo Soejima进行研究的研究人员,告诉Phys

Org通过电子邮件

“”但是,Matbg相图存在重要难题,其复杂化任何尝试为了将超导性的性质神经,即在充电中立,一些实验找到半金属状态,而其他的见解绝缘体

我们的工作提出了特定的相变可以解决这个差异

“所有Matbg的行动和变化发生在所谓的行为中这些频带包括2个Chern频带,时间2谷和时间2旋转,总共8

科学家可以通过实验轻松调整系统中的电子数量,这反过来允许他们将这些乐队从全部清空到全部

“作为一个类比,可以想到这一点,就像有8个可以充满水的桶一样,”帕克解释了

“给定量的水,Matbg挑出一个,只有一个,途径分布水

,例如,如果有两个桶的水,则Matbg可能会选择填充2桶边缘或填充4个铲斗每个中途

系统的相位由两件物标记:1

如何将水(电子)分布在铲斗(带)和2中

加入一滴水(I

,系统是绝缘还是导电)的难度是多么难以加入一滴水(I

“虽然绝缘或者进行系统的性质是相当容易进行实验推断的,在MATBH的带中的电子分布更难地确定

在纸张中,帕克,苏吉玛及其同事们希望探索当数字时发生的事情电子是使其抵消碳原子的电荷(称为电荷中性点),或者在考虑水桶类比时,如果铲斗中途填充水

虽然研究其研究的一些过去的研究已经观察到绝缘状态(i

e

,在那里很难加入“再滴下”),其他人已经观察到金属或半金属状态

从理论上的角度来看,Nick Bultinck和他的合作者的先前工作表明,绝缘状态可以是克拉姆斯 - inchalley相干(KIVC)状态

使用水桶类比来解释这一点好像所有桶都在中途填充,但他们奇怪地配对只有一个只在左半部分填充的伙伴,另一个填充只有右

“”Bultinck的进一步工作,他的同事表明这种状态是Matbg中超导的一个可能起源,“公园ER和Soejima表示

“”替代半机相比更常规,其中每个桶的底部填充

我们寻求回答的主要问题是为什么,当之前的理论预测a KIVC状态,人们可能会观察半个子,而是

“过去观察中的差异的可能原因是不同的设备略有不同的哈密顿人

一些团队能够使用简化的MATBG模型,首先由Bistridter和McDonald引入,研究MATBG样本的性质

最近的研究表明,在其原始形式,所谓的BM模型,不会捕获DFT中存在的非局部隧道,与HBN衬底的对准,以及自由FERMION BANDSTR的重整化ucture和其他效果

帕克,苏吉玛及其同事所希望确定可以考虑的效果来解释观察到的差异

“”Bultinck有一个精明的怀疑,这种责任可能是罪魁祸首负责对于这种差异,“帕克和苏州·苏吉玛表示

”虽然已经提出了在MATBG中模拟菌株的现实方式,并对非相互作用带结构的影响(I

e

,已经研究了没有库仑相互作用的Hamiltonian的溶液,到目前为止还没有研究其对存在相互作用存在的相图的影响

”测试研究人员的Bultinck引入的假设使用了两个互补的数值技术,称为自我一致的Hartree-fock(HF)和密度 - 基质重整化组(DMRG)

Hartree-Fock是一种标准近似,其包含电子 - 电子相互作用的最重要影响

该近似值是高度柔性的;因此,它允许研究人员检查24×24单元电池的大系统尺寸

“由于HF是近似,因此它总是产生”假“阶段,”帕克和苏吉米的可怕可能性说“我们使用DMRG来规则out

DMRG是一种无偏的数值技术,具有足够的计算能力,将确定系统的真实阶段

使用它为具有长的2D系统 - 与我们这里有的相互作用是非琐碎的,需要我们在早期纸张中开发的特殊技术

“Compa红色到HF近似值,DMRG较慢,更昂贵,只能用于检查小型系统

实现可靠的结果,帕克,苏吉玛及其同事所以决定使用HF和DMRG串联,因为允许HF它们要映射整个相图和DMRG以验证HF近似是否正确

“”我们的作品的关键发现是少量异塞(精确ε~0

1%-0

2%范围)可以破坏KIVC阶段并用半替换物替换它,“帕克和苏吉米说

”“在实验室中制造的任何石墨烯总是在一些在一个方向上将其压缩在另一个方向上的应力在另一个方向上拉伸

在Matbg中,具有异质棘轮的额外可能性,其中顶层包括沿着底层的拉伸轴的SED,反之亦然

“在过去,一些研究人员进行了测量MATBG样品中存在的异源人的实验,发现它在0

之间的范围内,范围为

1% - 0

7%

当帕克,苏吉玛及其同事首次开始探索这一话题时,他们相当持怀疑态度,即这种少量的菌株将具有特殊的影响,因此他们的结果令他们惊讶于他们

“我们发现的一个含义是,应变是实验表征的重要参数,”帕克和苏州·苏州

“”制作和测量扭曲双层的实验主义者石墨烯做一个令人难以置信的职责,并控制许多错误来源

消除了这样的sm所有的压力都可能非常棘手,但我们怀疑某人会努力解决它迟早或之后的方法

“”总的来说,调查结果表明,菌株是在Matbg中的重要“转向旋钮”引发相转变,因此应该测量和表征,只要有可能

这种观察可能对材料科学的未来研究具有重要意义,因为它可以有助于提高扭曲的双层石墨烯的性能

“我们的下一个目标是了解魔法角图石墨烯中超导的起源,”帕克和苏吉米说:一个有趣的提议是它可以由称为Skyrmions而不是标准声子的Quasiply介导

如果这确实如此,我们希望通过扩展本工作中使用的工具

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