Магічний кут

Минулого року група вчених представила результати досліджень, які вразили фізичну спільноту. Виявилося, що листи графена товщиною всього в один атом набувають чудових фізичних властивостей, коли їх повертають під правильним «магічним» кутом по відношенню один до одного (1).

На березневі збори Американського фізичного товариства в Бостоні, де мали бути представлені подробиці досліджень у цьому ракурсі, зібрався натовп учених. Дехто вважає відкриття вчених Массачусетського технологічного інституту початок нової ери.

У минулому році команда фізиків під керівництвом Пабло Харілло-Ерреро помістила пару аркушів графена один на одного, охолодила систему до температури майже абсолютного нуля та повернула один аркуш на кут 1,1 градуса до іншого. Дослідники доклали напругу, і система стала свого роду ізолятором, у якому взаємодія між самими атомами та частинками перешкоджає руху електронів. У міру того, як у систему вводилося більше електронів, система ставала надпровідником, у якому електричний заряд міг рухатись без опору..

— — opowiadał Jarillo-Herrero w serwisie Gizmodo. —

Ці магічні ефекти кутового обертання пов’язані з т. зв смуги (Муарові смуги). Це свого роду смуговий малюнок, створений в результаті інтерференції (накладання) двох сіток ліній, повернутих на певний кут або підданих деформації (спотворених один до одного). Якщо, наприклад, одну сітку покласти на плоску поверхню, а іншу сітку прикріпити до деформованого об'єкта, з'являться муарові смуги. Їх малюнок може бути дуже складним, а розташування залежатиме від деформації об'єкта, що тестується.

Результати дослідників Массачусетського технологічного інституту були продубльовані кількома командами, хоча перевірка все ще продовжується і фізики досі досліджують суть явища. За останній рік на сервері arXiv з'явилося понад сотню нових робіт на цю тему. Згадалося, що теоретики майже десять років тому передбачали появу нових фізичних ефектів у таких повернутих та скручених графенових системах. Однак фізики досі не розуміють багатьох питань, що стосуються походження явища надпровідності та природи діелектричних станів у графені.

На думку Харільо-Ерреро, інтерес до предмета обумовлений ще й тим, що останнім часом «гарячі» розділи фізики, тобто. дослідження графену та інші двовимірні матеріали, топологічні властивості матеріали (характеристики, що не змінюються, незважаючи на фізичні зміни), супер холодна матерія та чудовий електронні явищаякі виникають через те, як електрони розподіляються у деяких матеріалах.

Однак, надто схвильовані новим відкриттям і його потенційними застосуваннями в електронних пристроях, деякі факти остигають. Наприклад, листи графену, повернуті під магічним кутом, повинні підтримувати температуру на 1,7 градуса Кельвіна вище абсолютного нуля, і виявляється, що вони «бажали б» не триматися під кутом 1,1 градуса - так само, як два магніти не хочуть торкатися один одного одними полюсами. Зрозуміло також, що матеріалом, тонким, як один атом, важко маніпулювати.

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.