magisk vinkel

I fjor presenterte en gruppe forskere resultatene av forskning som sjokkerte fysikkmiljøet. Det viste seg at ark med grafen kun ett atom tykt får bemerkelsesverdige fysiske egenskaper når de roteres i riktig "magisk" vinkel i forhold til hverandre (1).

På marsmøtet til American Physical Society i Boston, hvor detaljene om forskning i dette perspektivet skulle presenteres, samlet en mengde forskere seg. Noen vurderer oppdagelsen av forskere ved Massachusetts Institute of Technology begynnelsen på en ny æra.

Det siste året et team av fysikere ledet av Pablo Jarillo-Herrero plasserte et par ark med grafen oppå hverandre, avkjølte systemet til nær absolutt null og roterte det ene arket 1,1 grader til det andre. Forskerne la på en spenning, og systemet ble en slags isolator, der samspillet mellom selve atomene og partiklene hindrer elektronenes bevegelse. Etter hvert som flere elektroner ble introdusert i systemet, ble systemet en superleder der elektrisk ladning kunne bevege seg uten motstand..

— — opowiadał Jarillo-Herrero w serwisie Gizmodo. —

Disse magiske effektene av vinkelrotasjon er relatert til den såkalte striper (moiré striper). Dette er et slags stripemønster opprettet som et resultat av interferens (superposisjon) av to rutenett med linjer rotert i en viss vinkel eller utsatt for deformasjon (forvrengt i forhold til hverandre). Hvis for eksempel ett nett er plassert på en flat overflate og et annet nett festes til en deformert gjenstand, vil moiréfrynser dukke opp. Mønsteret deres kan være svært komplekst, og plasseringen vil avhenge av deformasjonen av objektet som testes.

Resultatene til MIT-forskerne har blitt duplisert av flere team, selv om verifisering fortsatt pågår og fysikere fortsatt undersøker essensen av fenomenet. I løpet av det siste året har mer enn hundre nye artikler om dette emnet dukket opp på arXiv-serveren. Jeg husket at for nesten ti år siden spådde teoretikere utseendet til nye fysiske effekter i slike roterte og vridde grafensystemer. Imidlertid forstår fysikere fortsatt ikke mange spørsmål angående opprinnelsen til fenomenet superledning og naturen til dielektriske tilstander i grafen.

Interessen for faget skyldes ifølge Harillo-Herrero også at nylig de «hotte» delene av fysikken, d.v.s. grafen forskning og andre todimensjonale materialer, topologiske egenskaper materialer (egenskaper som ikke endres til tross for fysiske endringer), superkald materie og fantastisk elektroniske fenomenersom oppstår fra måten elektroner er fordelt på i enkelte materialer.

Men, altfor begeistret for den nye oppdagelsen og dens potensielle anvendelser i elektroniske enheter, noen fakta avkjøles. For eksempel må grafenarkene som roteres i en magisk vinkel holde en temperatur på 1,7 grader Kelvin over det absolutte nullpunktet, og det viser seg at de «foretrekker» å ikke holdes i en vinkel på 1,1 grader – akkurat som to magneter ikke gjør det. ønsker å berøre hverandre de samme polene. Det er også forståelig at materiale så tynt som ett atom er vanskelig å 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.