magisk vinkel

Sidste år præsenterede en gruppe videnskabsmænd resultaterne af forskning, der chokerede fysiksamfundet. Det viste sig, at ark af grafen kun et atom tykt opnår bemærkelsesværdige fysiske egenskaber, når de roteres i den korrekte "magiske" vinkel i forhold til hinanden (1).

Ved martsmødet i American Physical Society i Boston, hvor detaljerne om forskning i dette perspektiv skulle præsenteres, samledes en skare af videnskabsmænd. Nogle overvejer opdagelsen af ​​forskere ved Massachusetts Institute of Technology begyndelsen på en ny æra.

Sidste år et hold fysikere under ledelse af Pablo Jarillo-Herrero placerede et par ark grafen oven på hinanden, afkølede systemet til næsten det absolutte nulpunkt og roterede det ene ark i en vinkel på 1,1 grader til det andet. Forskerne påførte en spænding, og systemet blev en slags isolator, hvor samspillet mellem selve atomerne og partiklerne hæmmer elektronernes bevægelse. Efterhånden som flere elektroner blev introduceret i systemet, blev systemet en superleder, hvor elektrisk ladning kunne bevæge sig uden modstand..

— — opowiadał Jarillo-Herrero w serwisie Gizmodo. —

Disse magiske effekter af vinkelrotation er relateret til den såkaldte striber (moiré-striber). Dette er en slags stribemønster skabt som et resultat af interferens (superposition) af to gitter af linjer roteret i en bestemt vinkel eller udsat for deformation (forvrænget i forhold til hinanden). Hvis man f.eks. placerer et net på en flad overflade, og et andet net fastgøres til en deformeret genstand, så vil der fremkomme moiréfrynser. Deres mønster kan være meget komplekst, og placeringen vil afhænge af deformationen af ​​det objekt, der testes.

Resultaterne fra MIT-forskerne er blevet duplikeret af flere hold, selvom verifikation stadig er i gang, og fysikere stadig undersøger essensen af ​​fænomenet. I løbet af det seneste år er mere end hundrede nye artikler om dette emne dukket op på arXiv-serveren. Jeg huskede, at for næsten ti år siden forudsagde teoretikere fremkomsten af ​​nye fysiske effekter i sådanne roterede og snoede grafensystemer. Men fysikere forstår stadig ikke mange spørgsmål om oprindelsen af ​​fænomenet superledning og arten af ​​dielektriske tilstande i grafen.

Interessen for emnet skyldes ifølge Harillo-Herrero også, at for nylig er fysikkens "varme" afsnit, dvs. grafen forskning og andre todimensionelle materialer, topologiske egenskaber materialer (egenskaber, der ikke ændres på trods af fysiske ændringer), super koldt stof og vidunderligt elektroniske fænomenersom opstår fra den måde elektroner er fordelt på i nogle materialer.

Men, alt for begejstret for den nye opdagelse og dens potentielle anvendelser i elektroniske enheder, køles nogle fakta af. For eksempel skal grafenpladerne roteret i en magisk vinkel holde en temperatur på 1,7 grader Kelvin over det absolutte nulpunkt, og det viser sig, at de "foretrækker" ikke at blive holdt i en vinkel på 1,1 grader - ligesom to magneter ikke gør det. ønsker at røre hinanden de samme poler. Det er også forståeligt, at materiale så tyndt som et atom er svært at manipulere.

Jarillo-Herrero wymyślił dla odkrytych przez siebie efektów nazwę («twistronika»?, «obrotnika»? — a może «morystory», od prążków ?). Wygląda na to, że nazwa będzie potrzebna, bo wielu ludzi nauki i techniki chce badać to zjawisko i szukać dla niego zastosowań.