Hasil untuk membantu mencapai material cawan suci dua dimensi

Para peneliti telah menemukan keluarga baru partikel di sikat GrapheneBahan dasar.

Sekelompok peneliti yang dipimpin oleh Sir Andre Jim dan Dr. Alexey Berdyugin dari University of Manchester menemukan dan membedakan keluarga baru partikel sikat yang disebut ‘Brown-Zak fermions’ dalam jaring super grid.

Tim mencapai terobosan ini dengan menyelaraskan kisi atom dari lapisan graphene dengan yang ada di pelat boron nitrida isolasi, secara drastis mengubah properti pelat graphene.

Studi ini dilakukan setelah bertahun-tahun kemajuan dalam supernatan boron nitrida yang memungkinkan pengamatan pola fraktal yang dikenal sebagai kupu-kupu Hofstadter – dan hari ini (Jumat, 13 November 2020) para peneliti melaporkan perilaku mengejutkan lain dari partikel dalam struktur tersebut. Seperti ini di bawah medan magnet terapan.

“Elektron dalam medan magnet nol diketahui bergerak dalam orbit lurus dan ketika mereka menerapkan medan magnet, mereka mulai menekuk dan bergerak dalam lingkaran,” jelas Julien Barrier dan Dr. Piranavan Kumaravadivel, yang melakukan pekerjaan eksperimental.

“Pada lapisan graphene yang sejajar dengan boron nitrida, elektron juga mulai membengkok – tetapi jika Anda menyetel medan magnet ke nilai tertentu, elektron akan bergerak dalam garis lurus lagi, seolah-olah tidak ada lagi medan magnet!”

Tambah dr. “Perilaku sangat berbeda dari fisika buku teks.” Piranavan Kumaravadeville oleh.

“Kami menghubungkan perilaku menarik ini dengan pembentukan partikel sikat baru di medan magnet tinggi,” kata Dr. Alexey Berdyogene. “Partikel sikat memiliki sifat unik dan kemampuannya untuk bergerak meskipun medan magnetnya sangat tinggi.”

Itu juga telah diterbitkan di Komunikasi normal, Karya tersebut menjelaskan bagaimana elektron berperilaku dalam grafena yang dilapiskan dengan kerangka kerja yang direvisi untuk fitur fraktal kupu-kupu Hofstadter. Perbaikan mendasar dalam pembuatan alat ukur dan teknologi pengukuran selama dekade terakhir telah memungkinkan pekerjaan ini.

Konsep partikel sikat mungkin merupakan salah satu konsep terpenting dalam fisika bersyarat dan sistem kuantum multi-benda. Itu ditemukan pada 1940-an oleh fisikawan teoretis Lev Landau untuk menggambarkan efek kolektif sebagai “eksitasi partikel tunggal,” “Julian Barrier menjelaskan. Ini digunakan dalam sejumlah sistem yang kompleks untuk menjelaskan efeknya pada banyak bagian tubuh. “

Sampai saat ini, perilaku kolektif elektron dalam jaringan graphene supernumerary telah dianggap dalam istilah fermion Dirac, yang merupakan partikel sikat yang memiliki sifat unik foton (partikel tak bermassa) yang berulang pada medan magnet tinggi. Namun, ini tidak memperhitungkan beberapa fitur eksperimental, seperti peluruhan tambahan keadaan, atau massa menjadi partikel semu dalam keadaan ini.

Penulis berpendapat bahwa “Brown Zak fermions” adalah keluarga partikel sikat yang ditemukan dalam supernet di bawah medan magnet tinggi. Ini menampilkan bilangan kuantum baru yang dapat diukur secara langsung. Menariknya, pada suhu yang lebih rendah ia mampu meningkatkan degradasi melalui reaksi pada suhu yang sangat rendah.

“Dengan adanya medan magnet, elektron dalam graphene mulai berputar di orbit kuantum. Untuk fermion Brown-Zak, kami berhasil memulihkan orbit sepuluh mikrometer lurus di bawah medan magnet setinggi 16T (500.000 kali medan magnet bumi). Dalam kondisi tertentu, Partikel balistik sikat tidak merasakan medan magnet yang efektif. ” Kumaravadeville dan Dr. Berdyogene.

Dalam sistem elektronik, mobilitas diartikan sebagai kemampuan suatu partikel untuk bergerak setelah dialiri arus listrik. Mobilitas tinggi telah lama menjadi cawan suci dalam fabrikasi sistem 2D seperti graphene, karena bahan ini akan memberikan properti tambahan (efek kuantum bilangan bulat dan parsial), dan mungkin pembuatan transistor frekuensi tinggi, komponen dalam “ inti prosesor komputer ”.

Kata Dr. “Untuk penelitian ini, kami menyiapkan perangkat graphene yang sangat besar dengan kemurnian yang sangat tinggi.” Kumaravadeville. Ini memungkinkan kami mencapai mobilitas beberapa juta cm / Vs, yang berarti bahwa partikel akan bergerak langsung melalui perangkat tanpa menyebar. Yang terpenting, ini bukan hanya kasus fermion Dirac klasik dalam graphene, tetapi juga untuk fermion Brown-Sach yang disebutkan dalam karya ini.

Brown-Zak Fermion mengidentifikasi kondisi logam baru yang umum untuk sistem super mana pun, tidak hanya graphene, dan menyediakan lapangan bermain untuk masalah fisik baru dengan kondensasi dalam supernet berdasarkan materi 2D lainnya.

Julian Barrier menambahkan: “Jelas bahwa penemuan ini penting untuk studi fundamental transpor elektron, tetapi kami percaya bahwa memahami partikel sikat dalam perangkat super-mesh baru di bawah medan magnet tinggi dapat mengarah pada pengembangan perangkat elektronik baru.”

Mobilitas tinggi berarti transistor yang dibuat dari perangkat ini dapat beroperasi pada frekuensi yang lebih tinggi, sehingga prosesor yang dibuat dengan bahan ini dapat melakukan lebih banyak kalkulasi per satuan waktu, menghasilkan komputer yang lebih cepat. Biasanya, menerapkan medan magnet mengurangi mobilitas dan membuat perangkat tidak dapat digunakan dalam aplikasi tertentu. Mobilitas tinggi Brown-Zak fermion ke medan magnet tinggi memberikan perspektif baru tentang perangkat elektronik yang beroperasi dalam kondisi ekstrem.

Referensi: 13 November 2020, Komunikasi normal.
DOI: 10.1038 / s41467-020-19604-0