Fysikere viser en ny Mott-tilstand i snoede grafen-dobbeltlag i 'magisk vinkel'

Fysikere ved University of California, Berkeley, har observeret en ny Mott-tilstand i snoede grafen-dobbeltlag i den "magiske vinkel", hvor superledning og andre eksotiske fænomener dukker op. Fundet, offentliggjort i tidsskriftet Nature, kaster nyt lys over fysikken af ​​korrelerede elektroner i todimensionelle materialer og kan få konsekvenser for udviklingen af ​​fremtidige kvanteteknologier.

I snoede grafen-dobbeltlag stables to lag grafen i en lille snoningsvinkel. Denne drejning bryder grafens originale krystalsymmetri og giver anledning til en række nye fysiske egenskaber, herunder superledning og magnetisme.

Mott-tilstanden er en fase af stof, der forekommer i materialer med stærke elektronkorrelationer. I en Mott-isolator er elektronerne så stærkt korrelerede, at de ikke kan bevæge sig frit, og materialet opfører sig som en isolator. Mott-overgangen opstår, når et materiale gennemgår en faseændring fra en metallisk tilstand til en Mott-isolerende tilstand, når elektronkorrelationerne øges.

Forskerne ved Berkeley observerede en ny type Mott-tilstand i snoede grafen-dobbeltlag i den magiske vinkel. Mott-tilstanden i dette system er karakteriseret ved et ejendommeligt ladningsordensmønster, hvor elektronerne er arrangeret i et regulært mønster af skiftende ladede og neutrale områder.

Denne nye Mott-tilstand adskiller sig fra Mott-tilstandene, der er blevet observeret i andre materialer og er en konsekvens af de unikke elektroniske egenskaber ved snoede grafen-dobbeltlag. Fundet giver et nyt vindue ind i fysikken af ​​korrelerede elektroner i todimensionelle materialer og kan få konsekvenser for udviklingen af ​​fremtidige kvanteteknologier, såsom højtemperatur-superledere og kvantecomputere.