Hofstadter Effekti: MATBG-də İki Güclü Fazalar

Alimlərin MATBG Araşdırması

Washington Universiteti, Florida Dövlət Universiteti və digər araşdırma mərkəzlərindən alimlər, magic-angle twisted bilayer graphene (MATBG) materialında iki fərqli topoloji fazanın ortaya çıxmasını araşdırdı. Bu araşdırma nəticələri Nature Physics jurnalında dərc edilib.

MATBG Materialının Xüsusiyyətləri

MATBG, iki qat grafenin bir-birinə 1.1°-lik kiçik bir bucaqla yerləşdirilməsi ilə yaranır. Bu “sehrli bucaq”da elektronların hərəkət sürəti azalır, bu isə güclü korrelyativ elektron vəziyyətlərinin ortaya çıxmasına səbəb olur. MATBG-nin bu unikal xüsusiyyətləri fizika və materialşünaslıq sahəsində geniş maraq doğurub.

Hofstadter Spektri və Topoloji Fazalar

MATBG-yə xarici maqnit sahəsi tətbiq edildikdə, materialın düz enerji bantları Hofstadter spektri adlanan fraktal enerjiyə çevrilir. Alimlər, MATBG-də Chern izolyatorları və fraksiyalı kvant Hall vəziyyətləri kimi iki güclü topoloji fazanın müşahidə olunduğunu bildiriblər.

Alimlərin Yanaşması və Nəticələr

Araşdırma zamanı alimlər, MATBG üzərində monolayer WSe2 substratına əsaslanan cihaz yaratdılar. Bu cihaz vasitəsilə anomal Hall effektini idarə etmək üçün WSe2 materialını dairəvi polarizasiya edilmiş işıqla optik şəkildə işıqlandırmağa çalışdılar. Bu prosesdə cihazın əsas xüsusiyyətlərini xarakterizə etməyə ehtiyac duyuldu.

MATBG nümunələrinin yüksək keyfiyyətli olması nəticəsində bir sıra yeni məlumatlar əldə edildi. Alimlər, MATBG-də Hofstadter butterfly çərçivəsinin güclü elektron qarşılıqlı təsirləri nəzərə alınaraq genişləndirildiyini müşahidə etdilər.

Eksperimentlər və Yeni Tapıntılar

MATBG cihazında millikelvin temperaturda və yüksək maqnit sahələrdə elektrik transport ölçmələri aparıldı. Alimlər, ölçmələri Hartree-Fock hesablamaları ilə müqayisə edərək MATBG-də güclü qarşılıqlı təsirlərin elektron band strukturunu necə dəyişdiyini araşdırdılar.

Eksperimentlər zamanı iki əsas tapıntı əldə edildi:

1. Simmetriya pozulmuş Chern izolyatorları (SBCI) adlanan topoloji vəziyyətlərin kaskadı müşahidə olundu.
2. Güclü maqnit sahəsi tətbiq edildikdə Jain-sekvensini izləyən fraksiyalı kvant Hall vəziyyətləri (FQH) aşkar edildi.

Geometrik Strukturlar və Teoriyalar

Alimlər, FQH vəziyyətlərini izah etmək üçün Wang və Oskar Vafek tərəfindən təqdim olunan teoriyadan istifadə etdilər. Bu vəziyyətlərin qeyri-adi kvant geometrik strukturlarından yarandığı iddia edilir. Bu teoriyalar gələcək araşdırmalarda təkmilləşdirilə bilər.

Gələcək Araşdırmalar

Alimlər, fraksiyalı Chern izolyatorları ilə fraksiyalı kvant Hall effekti arasındakı əlaqəni araşdırmağı planlaşdırırlar. Eyni zamanda, moiré superstrukturlarında optik zondlama və topoloji vəziyyətlərin idarə olunması üzərində işlər davam etdiriləcək.

Araşdırmanın Əhəmiyyəti

Bu iş, MATBG-nin korrelyativ kvant vəziyyətləri və topoloji fazaları öyrənmək üçün unikal potensialını vurğulayır. Alimlər, bu materialın yeni kəşflər üçün geniş imkanlar təqdim etdiyini bildirirlər.