Un système de graphes qui fige les électrons lorsque la température augmente


Graphique

Cette visualisation montre les couches de graphène utilisées pour les membranes. Crédit photo: Université de Manchester

Deux équipes de recherche ont indépendamment découvert qu’il existe un certain type de système de dans lequel les gèlent la augmente. La première équipe composée de membres d’Israël, des États-Unis et du Japon a découvert que l’application d’une couche de graphène sur une autre, puis la torsion de la couche de graphène entraînait un état de graphène dans lequel les électrons geleraient avec l’augmentation des températures. En essayant d’expliquer ce qu’ils observaient, ils ont découvert que l’entropie de la phase quasi-isolante était à peu près la moitié de ce que l’on attendrait des spins d’électrons libres. La deuxième équipe, composée de membres des États-Unis, du Japon et d’Israël, a trouvé le même système de graphes et, au cours de leurs investigations pour comprendre leurs observations, a constaté qu’un grand moment magnétique s’est produit dans l’isolant. Les deux équipes ont publié leurs résultats dans la revue la nature. Biao Lian de l’Université de Princeton a publié un article sur News and Views dans le même magazine décrivant le travail des deux équipes.

Lorsque les températures autour de la plupart des substances augmentent, les particules les composent deviennent excitées. Cela fait fondre les solides en liquides et les liquides deviennent un gaz. Cela s’explique par la thermodynamique – des températures plus élevées conduisent à plus d’entropie, ce qui est une description de la perturbation. Dans ce nouvel effort, les deux équipes ont trouvé une exception à cette règle – un système de graphes dans lequel les électrons gèlent lorsque la température augmente.

Le système de graphes était très simple. Les deux équipes ont simplement placé une feuille de graphique sur une autre, puis ont légèrement tourné la feuille du haut. Mais il a dû être tourné dans ce qu’ils appellent «l’angle magique» qui décrit une rotation de seulement 1 degré. Le motif de moiré résultant a rendu les électrons plus lents dans le système, ce qui à son tour a conduit à plus de résistance et a presque fait du système un isolant.

Les deux équipes ont ensuite examiné ces observations de plus près. Les deux ont mesuré l’entropie du réseau torsadé et ont déterminé que l’entropie de la phase à haute température était supérieure à celle de la phase à basse température. Et ils ont tous deux découvert que les électrons de la couche torsadée avaient à la fois un spin et un point de liberté bas, qu’ils ont trouvé que l’on pouvait décrire comme isospin. Et les deux ont suggéré que la température dans le système s’approchait d’un ferromagnet lorsque la température augmentait. En plus de leurs découvertes concernant l’entropie de la phase quasi-isolante, la première équipe a également remarqué un pic soudain élevé de compressibilité électronique. La deuxième équipe a également constaté que moins d’électrons peuvent absorber de l’énergie en même temps lorsqu’un champ magnétique est appliqué au système.


Les mesures d’entropie montrent un effet exotique dans les graphiques aux angles magiques


Plus d’information:
Yu Saito et coll. Effet Isospin Pomeranchuk dans un graphique à deux couches torsadées, la nature (2021). DOI: 10.1038 / s41586-021-03409-2

© Réseau Science X 2021

Citation: Un système de graphes qui gèle les électrons à mesure que la température augmente (2021, 8 avril), consulté le 8 avril 2021 sur https://phys.org/news/2021-04-graphene-electrons-temperature.html

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