Un modèle de graphe torsadé révèle un comportement électronique complexe


angle magique θ = 1, 05 °, montrant le moiré BZ et les moments de symétrie élevée dans le d’attaque supérieur. Les chevauchements entre les états de Bloch et les WF d’essai sont représentés par les cercles rouges. Le profil de densité des WF maximum localisés construits (F-orbitales) est affiché dans le panneau inférieur. ( c ) Bandes données par le modèle topologique à fermions lourds (lignes noires) par rapport aux bandes BM (croix bleues). Le c- (bleu) et Fbandes (rouges) dans la frontière découplée, où γ=v′=0 , sont présentés dans l’encart. Les lignes pointillées orange montrent l’évolution des niveaux d’énergie lorsqu’il est allumé f−c-Couplage. La source: Lettres d’examen (2022). DOI : 10.1103/PhysRevLett.129.047601″ width= »800″ height= »345″/>

Modèle topologique des fermions lourds. (a) Un croquis de la cellule unitaire moirée de MATBG et de son analogue de fermion lourd, où les moments locaux et les électrons en déplacement sont formés par les effectifs F orbitales au aa -Régions d’empilement ou bandes de conduction topologiques (c). ( b ) La structure de bande du modèle BM à l’angle magique θ = 1, 05 °, montrant le moiré BZ et les moments de symétrie élevée dans le champ d’attaque supérieur. Les chevauchements entre les états de Bloch et les WF d’essai sont représentés par les cercles rouges. Le profil de densité des WF maximum localisés construits ( F orbitales) est affiché dans le panneau inférieur. ( c ) Bandes données par le modèle topologique à fermions lourds (lignes noires) par rapport aux bandes BM (croix bleues). Le c (bleu) et F Bandes (rouge) dans la limite découplée où γ=v′=0 , sont présentés dans l’encart. Les lignes pointillées orange indiquent l’évolution des niveaux d’énergie CF embrayage engagé. Reconnaissance: Lettres de vérification physique (2022). DOI : 10.1103/PhysRevLett.129.047601

Une paire de chercheurs, l’un de l’Université de Pékin et l’autre de l’Université de Princeton, ont découvert que les paramètres des spectres d’excitation du graphène torsadé correspondent directement aux attributs du modèle des fermions lourds. Dans son article publié dans la revue lettres d’examen physique, Zhi-Da Song et B. Andrei Bernevig décrivent la construction d’un modèle pour montrer des aspects du modèle Bistrizer-MacDonald, puis l’ont utilisé pour démontrer les propriétés du graphène à deux couches torsadées. Aline Ramires de l’Institut Paul Scherrer a publié un article News & Views dans le magazine La nature décrit le travail de Bernevig et Song.

Le graphène est une feuille de carbone 2D plate et fait l’objet de recherches approfondies. Il y a quatre ans, une recherche consistait à superposer une couche de graphène sur une autre, puis à tordre la couche supérieure. Après de nombreux essais et erreurs, ces chercheurs ont découvert qu’une certaine torsion de la couche supérieure (1,05 degré) entraînait la création d’un supraconducteur. Cela les a amenés à désigner la quantité tordue comme «l’angle magique».

Depuis, d’autres chercheurs ont étudié les propriétés du graphène bicouche torsadé orienté à son angle magique. Dans cette nouvelle expérience, les chercheurs ont examiné ses spectres d’excitation et ont constaté qu’ils correspondaient aux paramètres du modèle de fermion.

Des travaux antérieurs ont montré que lorsqu’il est orienté de la bonne manière, le graphène bicouche torsadé acquiert des propriétés uniques – par exemple, un ensemble d’électrons se déplace, ce qui est responsable de sa conductivité. Mais un autre ensemble d’électrons reste fixe. Les deux propriétés contradictoires du matériau permettent aux scientifiques de glisser un échantillon entre un isolant et un supraconducteur.

Pour mieux comprendre pourquoi cela se produit, Song et Bernevig ont modélisé le système et l’ont utilisé pour effectuer des calculs exacts décrivant le comportement du matériau. Ils ont découvert qu’ils étaient capables de décrire la structure du graphène bicouche torsadé par rapport aux matériaux de fermions lourds. Des travaux ultérieurs ont montré que les paramètres du matériau correspondaient directement aux paramètres du modèle des fermions lourds. Les matériaux fermioniques lourds sont ceux que l’on trouve à la fin du tableau périodique.


Le graphène bicouche torsadé spécialement orienté héberge des états électroniques topologiques


Plus d’information:
Zhi-Da Song et al, Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene as a Topological Heavy Fermion Problem, Lettres de vérification physique (2022). DOI : 10.1103/PhysRevLett.129.047601

Aline Ramires, le modèle Twisted Graphene s’inspire des éléments lourds, La nature (2022). DOI : 10.1038/d41586-022-02108-w

© 2022 Réseau Science X

Citation: Twisted-Graphene Model Shows Complex Electronic Behavior (2022, 9 août), récupéré le 9 août 2022 sur https://phys.org/news/2022-08-twisted-graphene-complex-electronic-behavior.html

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