Araştırmacılar, ilk kez iki katmanlı grafende nadir görülen fraksiyonel durumu gözlemlediler
Nadir kuantum parçacıklarını ve olaylarını incelemek zordur. Süperiletkenlik veya bir elektronun yükünün bir kısmını taşıyan parçacıklar gibi karmaşık olguları araştırmak için aşırı düşük sıcaklıklar veya aşırı yüksek manyetik alanlar gerekir.
Ilımlı koşullarda karmaşık davranış üretme yeteneği, oda sıcaklığındaki süperiletkenlik potansiyelini gerçekleştirmenin veya düşük manyetik alana sahip kesirli yüklü parçacıklar üretmenin anahtarı olabilir. Her iki fenomen de yeni tür kuantum hesaplama, kuantum malzemeleri ve uygulamalarında ilerlemeye yönelik adımlardır.
bir takım araştırmacılar Harvard Üniversitesi’nde ilk kez bükülmüş çift katmanlı grafende düşük bir manyetik alanda nadir fraksiyonel durumlar gözlemlendi. bu ABD Ulusal Bilim Vakfı burslu araştırmacılar Bulgularını dergide yayınladılar Doğa.
Çalışmanın kıdemli yazarı Amir Yacoby, “Yoğun madde fiziği alanındaki kutsal kâselerden biri, düşük ila sıfır manyetik alana sahip egzotik parçacıklar elde etmektir” dedi. “Düşük ila sıfır manyetik alana sahip bu tuhaf parçacıkları görebilmemiz gerektiğine dair teorik tahminler var, ancak şimdiye kadar kimse onları gözlemleyemedi.”
Araştırmacılar, fraksiyonel Chern izolatörleri olarak bilinen malzemelerde bulunan belirli bir kuantum durumuyla ilgilendiler. Chern izolatörleri elektriği yüzeyde veya kenarda iletir, ancak merkezde iletmez. Bir Chern yalıtkanında, elektronlar arasındaki etkileşimler kuasipartiküller üretir.
Ekip, anlaşılması zor kuantum durumunu oluşturan koşulları yaratmak için kesirli bir Chern yalıtkanı inşa etti. Kesirli Chern yalıtkanını oluşturmak için araştırmacılar, süperiletkenlik ve kesirli kuantum durumları oluşturma potansiyeline sahip Chern bantları üretmek için belirli bir açıda bükülmüş iki grafen tabakası kullandılar.
Cihazın çalışması için tüm elektronların neredeyse aynı özelliklere ihtiyacı vardır. Kullanılan malzeme, iki katmanlı grafen, bu gereksinimi karşılamaz, ancak bükülmüş çift katmanlı grafendeki elektronlar, her elektron için momentuma özgü bir manyetik alan oluşturan değişken eğrilik seviyelerine sahiptir.
Makalenin ortak yazarı Yonglong Xie, “Bükülmüş çift katmanlı grafende fraksiyonel bir Chern izolatörünü gözlemleyebileceğimizi gösterdik” dedi.
Araştırmanın kıdemli yazarı Ashvin Vishwanath, “Bükülmüş iki katmanlı grafen, vermeye devam eden bir hediye ve fraksiyonel Chern izolatörlerinin bu keşfi, tartışmasız bu alandaki en önemli ilerlemelerden biri” dedi. “Bu harika malzemenin nihayetinde kalem ucunuzla aynı maddeden yapıldığını düşünmek şaşırtıcı.”