varázsszög

Tavaly tudósok egy csoportja olyan kutatási eredményeket mutatott be, amelyek megdöbbentették a fizikustársadalmat. Kiderült, hogy a mindössze egy atom vastagságú grafénlapok figyelemreméltó fizikai tulajdonságokra tesznek szert, ha a megfelelő "varázslatos" szögben elforgatják őket egymáshoz képest (1).

Az Amerikai Fizikai Társaság márciusi bostoni ülésén, ahol az ilyen szempontból végzett kutatás részleteit kellett bemutatni, tudósok tömege gyűlt össze. Egyesek a Massachusetts Institute of Technology tudósainak felfedezését tartják egy új korszak kezdete.

Az elmúlt évben a Pablo Jarillo-Herrero vezette fizikusok egy pár grafénlapot egymásra helyeztek, a rendszert az abszolút nulla közelébe hűtötték, és az egyik lapot 1,1 fokos szögben elforgatták a másikkal. A kutatók feszültséget alkalmaztak, és a rendszer egyfajta szigetelővé vált, amelyben maguk az atomok és a részecskék közötti kölcsönhatás akadályozza az elektronok mozgását. Ahogy egyre több elektron került a rendszerbe, a rendszer szupravezetővé vált, amelyben az elektromos töltés ellenállás nélkül tudott mozogni..

— — mondta Jarillo-Herrero a Gizmodonak. —

A szögelfordulás ezen mágikus hatásai az ún csíkok (moaré csíkok). Ez egyfajta csíkminta, amely két, bizonyos szögben elforgatott vagy deformációnak kitett (egymáshoz képest torzult) vonalrács interferenciája (szuperpozíciója) eredményeként jön létre. Ha például egy hálót sík felületre helyezünk, és egy másik hálót egy deformált tárgyhoz rögzítünk, akkor moaré rojtok jelennek meg. Ezek mintázata nagyon összetett lehet, és a helyük a vizsgált tárgy deformációjától függ.

Az MIT kutatóinak eredményeit több csapat is megismételte, bár az ellenőrzés még tart, és a fizikusok még vizsgálják a jelenség lényegét. Az elmúlt év során több mint száz új cikk jelent meg a témában az arXiv szerveren. Emlékeztem arra, hogy közel tíz évvel ezelőtt a teoretikusok új fizikai hatások megjelenését jósolták ilyen elforgatott és csavart grafénrendszerekben. A fizikusok azonban még mindig nem értenek sok kérdést a szupravezetés jelenségének eredetével és a grafén dielektromos állapotainak természetével kapcsolatban.

Harillo-Herrero szerint a téma iránti érdeklődés annak is köszönhető, hogy az utóbbi időben a fizika „forró” ágai, pl. grafén kutatás és más kétdimenziós anyagok, topológiai tulajdonságok anyagok (a fizikai változások ellenére nem változnak jellemzők), szuper hideg anyag és csodálatos elektronikus jelenségekamelyek egyes anyagokban az elektronok eloszlásából fakadnak.

Azonban túlságosan izgatott az új felfedezés és annak potenciális alkalmazása az elektronikai eszközökben, néhány tény lehűl. Például a varázslatos szögben elforgatott grafénlapoknak 1,7 Kelvin-fokkal kell tartaniuk az abszolút nulla feletti hőmérsékletet, és kiderül, hogy "szívesebben" tartanák őket 1,1 fokos szögben - ahogy két mágnes sem. ugyanazokat a pólusokat akarják megérinteni. Az is érthető, hogy olyan vékony anyag, mint egy atom, nehezen manipulálható.

Jarillo-Herrero talált ki egy nevet az általa felfedezett effektusoknak ("twistronika"?, "rotnik"? - vagy esetleg "moristorok", csíkokból?). Úgy tűnik, szükség lesz egy névre, mert a tudomány és a technológia területén sokan szeretnék kutatni ezt a jelenséget, és alkalmazásokat keresni rá.