Een paar onderzoekers, de een met Peking University, de ander met Princeton University, heeft ontdekt dat de parameters van de excitatiespectra van verdraaid grafeen rechtstreeks overeenkomen met kenmerken van het zware fermion-model. In hun paper gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters, Zhi-Da Song en B. Andrei Bernevig beschrijven het bouwen van een model om aspecten van het Bistritzer-MacDonald-model te laten zien en gebruikten het vervolgens om kenmerken van gedraaid dubbellaags grafeen aan te tonen. Aline Ramires van het Paul Scherrer Institute heeft een News &Views-artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature waarin het werk van Bernevig en Song wordt geschetst.

Grafeen is een platte, 2D-plaat van koolstof en een onderwerp van veel onderzoek. Een onderzoeksinspanning van vier jaar geleden omvatte het plaatsen van het ene vel grafeen op het andere en vervolgens het draaien van het bovenste vel. Na veel vallen en opstaan ​​ontdekten die onderzoekers dat het draaien van het bovenste vel een bepaalde hoeveelheid (1,05 graden) leidde tot het creëren van een supergeleider. Dat bracht hen ertoe om naar de gedraaide hoeveelheid te verwijzen als een 'magische hoek'.

Sinds die tijd hebben andere onderzoekers de kenmerken van gedraaid dubbellaags grafeen bestudeerd, uitgelijnd op zijn magische hoek. In deze nieuwe poging bestudeerden de onderzoekers de excitatiespectra en ontdekten dat deze overeenkwamen met de parameters van het fermionmodel.

Eerder werk heeft aangetoond dat gedraaid dubbellaags grafeen met precies de juiste oriëntatie enkele unieke eigenschappen aanneemt - bijvoorbeeld één set elektronen beweegt rond, wat verantwoordelijk is voor de geleidbaarheid. Maar een andere set elektronen blijft gefixeerd. De twee tegenstrijdige eigenschappen van het materiaal stellen wetenschappers in staat een monster tussen een isolator en een supergeleider te duwen.

Om beter te begrijpen waarom dit gebeurt, hebben Song en Bernevig een model van het systeem gemaakt en dit vervolgens gebruikt om exacte berekeningen uit te voeren die het gedrag van het materiaal beschrijven. Ze ontdekten dat ze de structuur van gedraaid dubbellaags grafeen konden beschrijven in vergelijking met zware fermionmaterialen. Meer werk toonde aan dat de parameters van het materiaal direct overeenkwamen met de parameters van het zware fermion-model. Zware fermionmaterialen zijn die welke onderaan het periodiek systeem worden gevonden. + Verder verkennen

Speciaal georiënteerd gedraaid dubbellaags grafeen herbergt topologische elektronische toestanden

© 2022 Science X Network