扭曲的双层石墨烯的新研究超导

联系人:奥斯卡·Vafek

塔拉哈西,佛罗里达州。——在上周发表的一篇论文科学研究人员使用一种新颖的技术,提供了第一个直接证据的超导性质的一种很有前途的材料称为魔角扭曲双层石墨烯(TBLG)。

令人兴奋的发现可能永远不会发生,或者至少不像他们这么做了,很快,要不是国家高磁场实验室的例行会议,原来是一个幸运的命运。爱游戏体育是什么爱游戏提现客服,遇到了一对方法一个深奥的物理学领域的科学家们在两种完全不同的方式,一个理论家,另作为实验者。连接在一个差距的能力导致建立一个健壮的实验方法,可以操纵电子今天最热门的物理系统之一。

这一切都始于狮子座,布朗大学物理学助理教授,前往全国MagLab 2020年1月给谈话。爱游戏提现客服李回到熟悉的领土,在之前访问了实验室的塔拉哈西总部数十次使用其世界纪录磁铁调查双层石墨烯,一种材料组成的两层单原子厚度的碳。

在2004年首次生产的石墨烯具有吸引了大批物理学家的注意吸引了其独特的行为背后的科学。作为一个单层系统,石墨烯提供人员优势,因为它是更容易操作和观察。做博士后在哥伦比亚大学科里迪安集团,李常用高磁场探测各种形式的石墨烯。

像大多数物理学家工作和参观MagLab,李是一个实验物理学家关注理解前途的材料如石墨烯在原子水平。

但实验室也是一个物理学家团队很少,如果有的话,碰的磁铁。对于这些理论家工具是电脑,算法,代码和他们的想象力。他们的存在在实验者同行刺激两个阵营之间的对话,帮助双方以新的方式看到共享的物理问题。

这正是发生在这一理论的团队里当领袖,佛罗里达州立大学物理学教授奥斯卡·Vafek, 1月参加了李的谈话。演讲后,两个坐在Vafek MagLab办公室本该是一个礼貌聊天,通常遵循客人谈判。但这两人合得来,个人和科学。当李MagLab主机来收集他的晚餐,他和Vafek礼貌地挥舞着他,不愿意打断谈话的流。

他们谈了超过一个小时。李他们的焦点:一个实验开始,旨在调查超导阶段扭曲的双层石墨烯,以及如何使它工作。

---

测量石墨烯

single-atom-thick碳层,基本上你的铅笔中的石墨铅-石墨烯是显著的:令人难以置信的强大和表现出惊人的数组的机械、热、电气和光学性质。但材料的奥秘远远超出了这个简单的迭代。当你堆栈的一个或多个层石墨烯在一起,或与其他单层材料三明治,你打开门,一个巨大的物理厨房无休止的混搭的食谱。电子更容易观察和控制单(或几个原子厚)层状材料,这就是为什么世界各地的物理学家致力于研究电子在这些系统在各种条件下,如何利用这些行为在新技术。

近年来,科学家们发现在适当的低温温度、石墨烯层堆叠在一个特定的角度上另一个石墨烯层导致超导体,携带电力没有损失。这个角-1.1度——被称为“魔角。”

这一发现以来,科学家一直在试图找出这些电子是做什么。它是所谓的传统的超导的一个例子,与电子连接在库伯对吗?还是更奇异的机制推动超导——如果是这样,什么?

这是李唠叨的问题。

“这种材料的超导相吸引了大量的注意力,因为如果它是一个非常规超导体,它可能会回答许多开放的问题在不同的领域,”李说。“如果我们可以梦想和推测,它可能导致一个更有效的方式在未来的量子计算。这回来为什么重要的是要理解超导阶段到底是什么。”

李和他的团队已经开始设计一种攻击的问题,他与Vafek讨论。前接受美国国家科学基金会的早期著名的教师职业发展奖谁爱游戏提现客服发表了大量关于石墨烯多年来,李Vafek开始来回跳跃的思想。

“这是很自然,”Vafek回忆道。“我认为既不是他也不是我知道这次谈话结束后,我们会将潜在的科学论文,这是肯定的。”

李要结合不同配置下的双层石墨烯,看看行为会产生不同的实验条件。底层将魔角TBLG。Vafek认为提倡放置不同的石墨烯双分子层,称为伯纳尔双分子层,上面,而不是只是一个单层。他建议李可以切换伯纳尔双分子层导电和绝缘状态之间通过一个垂直的电场通过它,这将让他观察不同的影响这些国家对底层没有干扰实验。

“这基本上是本文的基础,“李解释道。“关键的一点是,不要使用其他屏蔽层,单层石墨烯的使用伯纳尔双分子层。”

理论和实验有时很难清谈俱乐部。“他们的想象力无处不在,”李指出,而像他这样的实验都受制于他们。但Vafek仍集中在李面临现实问题,解释清楚的方式背后的理论。

“在谈话结束的时候我们很好地理解什么样的测量我们需要做的,”李说。

---

科学交叉渗透

李没有浪费时间。回到普罗维登斯,他和他的博士后研究员,刘,自汉代开始试验。一周之内有前途的初步数据,李说,几个月的协作反复开始。

李将他们早期的成功在很大程度上归功于刘高质量设备,称为双混合层。这样的微小结构很难装配,和科学家经常循环许多版本之前得到它刚刚好。刘发球直接得分在她第一次尝试之一,帮助球队取得快速的进步。

上伯纳尔双分子层被用来操纵魔角上的电子TBLG下面——具体来说,负面电子互相排斥的程度通过一个称为库仑排斥的力量。

伯纳尔时双层绝缘,库仑排斥TBLG变得更强,使之成为一个更健壮的绝缘子。另一方面,TBLG削弱的库仑排斥时,伯纳尔双分子层进行。这种变化显示影响超导转变成正常金属当温度增加。

“当你增加电子之间的排斥力,实际上转变温度下降,“Vafek解释道。“不是很多,但它仍然下降,这是一个可衡量的效果。”

这种效果——相反的一些理论预测,根据Vafek——揭示了到底发生了什么在微观层面的TBLG允许电子移动没有任何阻力。

团队产生了论文的初稿在一个月内,一个活泼,他们不可能没有Vafek混合实现的。

“我们能够如此之快的原因是因为奥斯卡·已经向我解释我们需要做的事情,”李说。“我们做了他们。”

接下来的几个月里,尽管在一些COVID干扰,团队持续改进他们的实验,收集所有的数据,他们需要一个坚实的科学。定期签到和李Vafek证实他们走上正轨。“事实上,预测和观察比赛也就是为什么我们有信心在我们的结果,”李说。

这种科学在MagLab工作促进异花受精,Vafek说。

“我有一个机会与人讨论我的想法做实验,因此,限制这些想法,”他说。“我们看看他们在做什么之前它成为一个出版。”

这种合作将产生持久的影响,预测。

”有很多的辩论有关超导性质的魔角TBLG,”他说。“有大量的实验证据解释与完全不同的解释。但一切都是间接的。这是第一条直接的证据这表明它是一种方法与另一个。

“这可能不是最后的证据——也许它不是,”李接着说。“但它可能提供了最强有力的约束对任何未来的理论来解释这种超导相是什么。”

故事由克里斯汀科因