Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Твістроніка (англ. Twistronics від twist та electronics) - це дослідження того, як кут (скручування) між шарами двовимірних матеріалів може змінити їх електричні властивості. Було показано, що такі матеріали, як двошаровий графен, мають різну електронну поведінку, починаючи від непровідності і до надпровідності, що чутливо залежить від кута між шарами. Цей термін вперше був введений дослідницькою групою Ефтіміоса Каксіраса з Гарвардського університету при їх теоретичній обробці графенових надрешіток.
Історія
У 2007 році фізик Антоніо Кастро Нето Національного університету Сінгапуру висунув гіпотезу, що стискання двох неправильно вирівняних листів графена може дати нові електричні властивості, і окремо запропонував, щоб графен міг запропонувати шлях до надпровідності, але він не поєднував ці дві ідеї. У 2010 році дослідники з Університету Техніки імені Федеріко Санта-Марія в Чилі виявили, що при певному куті, близькому до 1 градуса, смуга електронної структури крученого двошарового графена стала абсолютно плоскою, і через цю теоретичну властивість вони припустили, що колективна поведінка може бути можливою. У 2011 р. Аллан Х. Макдональд та Рафі Бістрітцер за допомогою простої теоретичної моделі встановили, що для раніше знайденого "магічного кута" кількість енергії, необхідної вільному електрону для квантового тунелювання між двома листами графена докорінно змінюється. У 2017 році дослідницька група Ефтіміоса Каксіраса з Гарвардського університету використовувала детальні розрахунки квантової механіки для зменшення невизначеності кута закрутки між двома шарами графена, що може спричинити надзвичайну поведінку електронів у цій двовимірній системі. У 2018 році Пабло Ярілло-Ерреро, експериментатор з MTI, виявив, що магічний кут привів до незвичайних електричних властивостей, передбачених вченими UT Austin. При повороті на 1,1 градуса при досить низьких температурах електрони рухаються від одного шару до іншого, створюючи решітку і явище надпровідності.
Публікація цих відкриттів породила як безліч теоретичних праць, спрямованих на розуміння та пояснення явищ так і численні експерименти з використанням різної кількості шарів, кутів скручування та інших матеріалів.
Характеристики
Надпровідність та ізоляція
Теоретичні прогнози надпровідності підтвердили Пабло Ярілло-Ерреро та його студент Юань Цао з MTI та колеги з Гарвардського університету та Національного інституту матеріалознавства у Цукубі, Японія. У 2018 році вони підтвердили, що надпровідність існує у двошаровому графені, де один шар повертається на кут 1,1°С відносно іншого, утворюючи муаровий малюнок, при температурі 1.7°K. Вони створили два двошарових пристрої, які виконували роль ізолятора замість провідника під магнітним полем. Збільшення напруженості поля перетворило другий пристрій на надпровідник.
Подальшим прогресом у твістроніці є відкриття методу включення та вимкнення надпровідних шляхів шляхом застосування малого перепаду напруги.
Гетероструктури
Експерименти також проводились із використанням комбінацій шарів графену з іншими матеріалами, що утворюють гетероструктури у вигляді атомарно тонких листів, які утримуються разом слабкою силою Ван дер Ваальса. Наприклад, дослідження, опубліковане в Science у липні 2019 року, показало, що з додаванням нанопластинки нітриду бору між двома листами графена, виявлялись унікальні орбітальні феромагнітні ефекти під кутом 1,17°, що могло бути використано для реалізації квантової пам’яті в квантовому комп’ютері. Подальші спектроскопічні дослідження крученого двошарового графену виявили сильні електронно-електронні кореляції під магічним кутом.
Електронна калюжа
Між двовимірними шарами селеніду вісмуту та дихалькогеніду дослідники з Північно-Східного університету в Бостоні виявили, що при певних ступенях повороту між двома двовимірними елементарними шарами буде розвиватися новий шар гратки, що складається лише з чистих електронів. Квантові та фізичні ефекти вирівнювання між двома шарами створюють області "калюж", які затримують електрони у стабільну решітку. Оскільки ця стійка решітка складається лише з електронів, вона є першою неатомною решіткою, яка спостерігається, і пропонує нові можливості для обмеження, управління, вимірювання та транспортування електронів.
Феромагнетизм
Тришарова конструкція, що складається з двох шарів графену з 2-D шаром нітриду бору, демонструє надпровідність, ізоляцію та феромагнетизм.
Примітки
- Carr, Stephen; Massatt, Daniel; Fang, Shiang; Cazeaux, Paul; Luskin, Mitchell; Kaxiras, Efthimios (17 лютого 2017). Twistronics: Manipulating the Electronic Properties of Two-dimensional Layered Structures through their Twist Angle. Physical Review B. 95 (7): 075420. arXiv:1611.00649. doi:10.1103/PhysRevB.95.075420. ISSN 2469-9950.
- Jarillo-Herrero, Pablo; Kaxiras, Efthimios; Taniguchi, Takashi; Watanabe, Kenji; Fang, Shiang; Fatemi, Valla; Cao, Yuan (6 березня 2018). Magic-angle graphene superlattices: a new platform for unconventional superconductivity. Nature (англ.). 556 (7699): 43—50. arXiv:1803.02342. doi:10.1038/nature26160. PMID 29512651.
- Gibney, Elizabeth (2 січня 2019). How 'magic angle' graphene is stirring up physics. Nature (англ.). 565 (7737): 15—18. Bibcode:2019Natur.565...15G. doi:10.1038/d41586-018-07848-2. PMID 30602751.
- Freedman, David H. (30 квітня 2019). How Twisted Graphene Became the Big Thing in Physics. Quanta Magazine. Архів оригіналу за 27 серпня 2019. Процитовано 5 травня 2019.
- Tritsaris, Georgios A.; Carr, Stephen; Zhu, Ziyan; Xie, Yiqi; Torrisi, Steven B.; Tang, Jing; Mattheakis, Marios; Larson, Daniel; Kaxiras, Efthimios (30 січня 2020). Electronic structure calculations of twisted multi-layer graphene superlattices. arXiv:2001.11633 [cond-mat.mes-hall].doi:10.1088/2053-1583/ab8f62
- Suárez Morell, E.; Correa, J. D.; Vargas, P.; Pacheco, M.; Barticevic, Z. (13 вересня 2010). Flat bands in slightly twisted bilayer graphene: Tight-binding calculations. Physical Review B (англ.). 82 (12): 121407. doi:10.1103/PhysRevB.82.121407. hdl:10533/144840. ISSN 1098-0121.
- Bistritzer, Rafi; MacDonald, Allan H. (26 липня 2011). Moiré bands in twisted double-layer graphene. Proceedings of the National Academy of Sciences (англ.). 108 (30): 12233—12237. doi:10.1073/pnas.1108174108.
- Cao, Yuan; Fatemi, Valla; Fang, Shiang; Watanabe, Kenji; Taniguchi, Takashi; Kaxiras, Efthimios; Jarillo-Herrero, Pablo (5 березня 2018). Unconventional superconductivity in magic-angle graphene superlattices. Nature (англ.). 556: 43—50. doi:10.1038/nature26160.
- New twist on graphene gets materials scientists hot under the collar. New York Times. 30 жовтня 2019. Архів оригіналу за 14 вересня 2020. Процитовано 29 вересня 2020.
- Freedman, David H. (28 травня 2019). What's the Magic Behind Graphene's 'Magic' Angle?. Quanta Magazine. Архів оригіналу за 8 листопада 2020. Процитовано 28 травня 2019.
- Experiments explore the mysteries of 'magic' angle superconductors. phys.org (амер.). 31 липня 2019. Архів оригіналу за 7 листопада 2020. Процитовано 31 липня 2019.
- Cao, Yuan; Fatemi, Valla; Demir, Ahmet; Fang, Shiang; Tomarken, Spencer L.; Luo, Jason Y.; Sanchez-Yamagishi, Javier D.; Watanabe, Kenji; Taniguchi, Takashi (1 квітня 2018). Correlated insulator behaviour at half-filling in magic-angle graphene superlattices. Nature. 556 (7699): 80—84. arXiv:1802.00553. Bibcode:2018Natur.556...80C. doi:10.1038/nature26154. ISSN 0028-0836. PMID 29512654.
- Wang, Brian (7 березня 2018). Graphene superlattices could be used for superconducting transistors. NextBigFuture.com (амер.). Архів оригіналу за 9 листопада 2020. Процитовано 3 травня 2019.
- Twisted physics: Magic angle graphene produces switchable patterns of superconductivity. phys.org (амер.). 30 жовтня 2019. Архів оригіналу за 14 листопада 2020. Процитовано 6 лютого 2020.
- University of Sheffield (6 березня 2019). 1 + 1 does not equal 2 for graphene-like 2-D materials. phys.org (амер.). Архів оригіналу за 9 листопада 2020. Процитовано 1 серпня 2019.
- Than, Ker (26 липня 2019). Physicists discover new quantum trick for graphene: magnetism. phys.org (амер.). Архів оригіналу за 7 листопада 2020. Процитовано 27 липня 2019.
- Scheurer, Mathias S. (31 липня 2019). Spectroscopy of graphene with a magic twist. Nature. 572 (7767): 40—41. Bibcode:2019Natur.572...40S. doi:10.1038/d41586-019-02285-1.
- Physicists may have accidentally discovered a new state of matter. phys.org (амер.). Архів оригіналу за 10 листопада 2020. Процитовано 27 лютого 2020.
- A talented 2-D material gets a new gig. phys.org (амер.). Архів оригіналу за 10 грудня 2020. Процитовано 4 березня 2020.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Nemaye perevirenih versij ciyeyi storinki jmovirno yiyi she ne pereviryali na vidpovidnist pravilam proektu Tvistronika angl Twistronics vid twist ta electronics ce doslidzhennya togo yak kut skruchuvannya mizh sharami dvovimirnih materialiv mozhe zminiti yih elektrichni vlastivosti 1 2 Bulo pokazano sho taki materiali yak dvosharovij grafen mayut riznu elektronnu povedinku pochinayuchi vid neprovidnosti i do nadprovidnosti sho chutlivo zalezhit vid kuta mizh sharami 3 4 Cej termin vpershe buv vvedenij doslidnickoyu grupoyu Eftimiosa Kaksirasa z Garvardskogo universitetu pri yih teoretichnij obrobci grafenovih nadreshitok 1 5 Muarovij malyunok atomnogo masshtabu stvorenij perekrittyam dvoh zsunutih listkiv grafenu shestikutna reshitka skladena z atomiv vuglecyu Zmist 1 Istoriya 2 Harakteristiki 2 1 Nadprovidnist ta izolyaciya 2 2 Geterostrukturi 2 3 Elektronna kalyuzha 2 4 Feromagnetizm 3 PrimitkiIstoriyared U 2007 roci fizik Antonio Kastro Neto Nacionalnogo universitetu Singapuru visunuv gipotezu sho stiskannya dvoh nepravilno virivnyanih listiv grafena mozhe dati novi elektrichni vlastivosti i okremo zaproponuvav shob grafen mig zaproponuvati shlyah do nadprovidnosti ale vin ne poyednuvav ci dvi ideyi 4 U 2010 roci doslidniki z Universitetu Tehniki imeni Federiko Santa Mariya v Chili viyavili sho pri pevnomu kuti blizkomu do 1 gradusa smuga elektronnoyi strukturi kruchenogo dvosharovogo grafena stala absolyutno ploskoyu 6 i cherez cyu teoretichnu vlastivist voni pripustili sho kolektivna povedinka mozhe buti mozhlivoyu U 2011 r Allan H Makdonald ta Rafi Bistritcer za dopomogoyu prostoyi teoretichnoyi modeli vstanovili sho dlya ranishe znajdenogo magichnogo kuta kilkist energiyi neobhidnoyi vilnomu elektronu dlya kvantovogo tunelyuvannya mizh dvoma listami grafena dokorinno zminyuyetsya 7 U 2017 roci doslidnicka grupa Eftimiosa Kaksirasa z Garvardskogo universitetu vikoristovuvala detalni rozrahunki kvantovoyi mehaniki dlya zmenshennya neviznachenosti kuta zakrutki mizh dvoma sharami grafena sho mozhe sprichiniti nadzvichajnu povedinku elektroniv u cij dvovimirnij sistemi 1 U 2018 roci Pablo Yarillo Errero eksperimentator z MTI viyaviv sho magichnij kut priviv do nezvichajnih elektrichnih vlastivostej peredbachenih vchenimi UT Austin 8 Pri povoroti na 1 1 gradusa pri dosit nizkih temperaturah elektroni ruhayutsya vid odnogo sharu do inshogo stvoryuyuchi reshitku i yavishe nadprovidnosti 9 Publikaciya cih vidkrittiv porodila yak bezlich teoretichnih prac spryamovanih na rozuminnya ta poyasnennya yavish 10 tak i chislenni eksperimenti 3 z vikoristannyam riznoyi kilkosti shariv kutiv skruchuvannya ta inshih materialiv 4 11 Harakteristikired Nadprovidnist ta izolyaciyared Teoretichni prognozi nadprovidnosti pidtverdili Pablo Yarillo Errero ta jogo student Yuan Cao z MTI ta kolegi z Garvardskogo universitetu ta Nacionalnogo institutu materialoznavstva u Cukubi Yaponiya U 2018 roci voni pidtverdili sho nadprovidnist isnuye u dvosharovomu grafeni de odin shar povertayetsya na kut 1 1 S vidnosno inshogo utvoryuyuchi muarovij malyunok pri temperaturi 1 7 K 2 12 13 Voni stvorili dva dvosharovih pristroyi yaki vikonuvali rol izolyatora zamist providnika pid magnitnim polem Zbilshennya napruzhenosti polya peretvorilo drugij pristrij na nadprovidnik Podalshim progresom u tvistronici ye vidkrittya metodu vklyuchennya ta vimknennya nadprovidnih shlyahiv shlyahom zastosuvannya malogo perepadu naprugi 14 Geterostrukturired Eksperimenti takozh provodilis iz vikoristannyam kombinacij shariv grafenu z inshimi materialami sho utvoryuyut geterostrukturi u viglyadi atomarno tonkih listiv yaki utrimuyutsya razom slabkoyu siloyu Van der Vaalsa 15 Napriklad doslidzhennya opublikovane v Science u lipni 2019 roku pokazalo sho z dodavannyam nanoplastinki nitridu boru mizh dvoma listami grafena viyavlyalis unikalni orbitalni feromagnitni efekti pid kutom 1 17 sho moglo buti vikoristano dlya realizaciyi kvantovoyi pam yati v kvantovomu komp yuteri 16 Podalshi spektroskopichni doslidzhennya kruchenogo dvosharovogo grafenu viyavili silni elektronno elektronni korelyaciyi pid magichnim kutom 17 Elektronna kalyuzhared Mizh dvovimirnimi sharami selenidu vismutu ta dihalkogenidu doslidniki z Pivnichno Shidnogo universitetu v Bostoni viyavili sho pri pevnih stupenyah povorotu mizh dvoma dvovimirnimi elementarnimi sharami bude rozvivatisya novij shar gratki sho skladayetsya lishe z chistih elektroniv 18 Kvantovi ta fizichni efekti virivnyuvannya mizh dvoma sharami stvoryuyut oblasti kalyuzh yaki zatrimuyut elektroni u stabilnu reshitku Oskilki cya stijka reshitka skladayetsya lishe z elektroniv vona ye pershoyu neatomnoyu reshitkoyu yaka sposterigayetsya i proponuye novi mozhlivosti dlya obmezhennya upravlinnya vimiryuvannya ta transportuvannya elektroniv Feromagnetizmred Trisharova konstrukciya sho skladayetsya z dvoh shariv grafenu z 2 D sharom nitridu boru demonstruye nadprovidnist izolyaciyu ta feromagnetizm 19 Primitkired a b v Carr Stephen Massatt Daniel Fang Shiang Cazeaux Paul Luskin Mitchell Kaxiras Efthimios 17 lyutogo 2017 Twistronics Manipulating the Electronic Properties of Two dimensional Layered Structures through their Twist Angle Physical Review B 95 7 075420 arXiv 1611 00649 doi 10 1103 PhysRevB 95 075420 ISSN 2469 9950 a b Jarillo Herrero Pablo Kaxiras Efthimios Taniguchi Takashi Watanabe Kenji Fang Shiang Fatemi Valla Cao Yuan 6 bereznya 2018 Magic angle graphene superlattices a new platform for unconventional superconductivity Nature angl 556 7699 43 50 arXiv 1803 02342 doi 10 1038 nature26160 PMID 29512651 a b Gibney Elizabeth 2 sichnya 2019 How magic angle graphene is stirring up physics Nature angl 565 7737 15 18 Bibcode 2019Natur 565 15G doi 10 1038 d41586 018 07848 2 PMID 30602751 a b v Freedman David H 30 kvitnya 2019 How Twisted Graphene Became the Big Thing in Physics Quanta Magazine Arhiv originalu za 27 serpnya 2019 Procitovano 5 travnya 2019 Tritsaris Georgios A Carr Stephen Zhu Ziyan Xie Yiqi Torrisi Steven B Tang Jing Mattheakis Marios Larson Daniel Kaxiras Efthimios 30 sichnya 2020 Electronic structure calculations of twisted multi layer graphene superlattices arXiv 2001 11633 cond mat mes hall doi 10 1088 2053 1583 ab8f62 Suarez Morell E Correa J D Vargas P Pacheco M Barticevic Z 13 veresnya 2010 Flat bands in slightly twisted bilayer graphene Tight binding calculations Physical Review B angl 82 12 121407 doi 10 1103 PhysRevB 82 121407 hdl 10533 144840 ISSN 1098 0121 Bistritzer Rafi MacDonald Allan H 26 lipnya 2011 Moire bands in twisted double layer graphene Proceedings of the National Academy of Sciences angl 108 30 12233 12237 doi 10 1073 pnas 1108174108 Cao Yuan Fatemi Valla Fang Shiang Watanabe Kenji Taniguchi Takashi Kaxiras Efthimios Jarillo Herrero Pablo 5 bereznya 2018 Unconventional superconductivity in magic angle graphene superlattices Nature angl 556 43 50 doi 10 1038 nature26160 New twist on graphene gets materials scientists hot under the collar New York Times 30 zhovtnya 2019 Arhiv originalu za 14 veresnya 2020 Procitovano 29 veresnya 2020 Freedman David H 28 travnya 2019 What s the Magic Behind Graphene s Magic Angle Quanta Magazine Arhiv originalu za 8 listopada 2020 Procitovano 28 travnya 2019 Experiments explore the mysteries of magic angle superconductors phys org amer 31 lipnya 2019 Arhiv originalu za 7 listopada 2020 Procitovano 31 lipnya 2019 Cao Yuan Fatemi Valla Demir Ahmet Fang Shiang Tomarken Spencer L Luo Jason Y Sanchez Yamagishi Javier D Watanabe Kenji Taniguchi Takashi 1 kvitnya 2018 Correlated insulator behaviour at half filling in magic angle graphene superlattices Nature 556 7699 80 84 arXiv 1802 00553 Bibcode 2018Natur 556 80C doi 10 1038 nature26154 ISSN 0028 0836 PMID 29512654 Wang Brian 7 bereznya 2018 Graphene superlattices could be used for superconducting transistors NextBigFuture com amer Arhiv originalu za 9 listopada 2020 Procitovano 3 travnya 2019 Twisted physics Magic angle graphene produces switchable patterns of superconductivity phys org amer 30 zhovtnya 2019 Arhiv originalu za 14 listopada 2020 Procitovano 6 lyutogo 2020 University of Sheffield 6 bereznya 2019 1 1 does not equal 2 for graphene like 2 D materials phys org amer Arhiv originalu za 9 listopada 2020 Procitovano 1 serpnya 2019 Than Ker 26 lipnya 2019 Physicists discover new quantum trick for graphene magnetism phys org amer Arhiv originalu za 7 listopada 2020 Procitovano 27 lipnya 2019 Scheurer Mathias S 31 lipnya 2019 Spectroscopy of graphene with a magic twist Nature 572 7767 40 41 Bibcode 2019Natur 572 40S doi 10 1038 d41586 019 02285 1 Physicists may have accidentally discovered a new state of matter phys org amer Arhiv originalu za 10 listopada 2020 Procitovano 27 lyutogo 2020 A talented 2 D material gets a new gig phys org amer Arhiv originalu za 10 grudnya 2020 Procitovano 4 bereznya 2020 Otrimano z https uk wikipedia org wiki Tvistronika