РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Физики раскрыли загадку «магического угла» графена

Численное моделирование показало, что расхождения между теорией и экспериментами с двухслойным графеном могут быть объяснены небольшими напряжениями, приложенными к образцам и вызывающими деформации материала.
Физики раскрыли загадку «магического угла» графена
D. E. Parker, T. Soejima, J. Hauschild, M. P. Zalatel и N. Bultinck

Физики долго не могли объяснить расхождения в экспериментах с двухслойным графеном — одни ученые фиксировали изолирующие свойства материала, другие — полуметаллические. Теперь исследователи смогли объяснить такие странные расхождения

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Если сложить два листа графена и повернуть один из них относительно другого на определенный «магический» угол, то у материала появятся различные новые свойства, такие как сверхпроводимость. Но там, где одни группы исследователей находили диэлектрическую фазу, другие наблюдали полуметаллическую. Теперь, используя численное моделирование, ученые Гарвардского университета определили решающий фактор, объясняющий эти различия в результатах. Им оказалась деформация материала.

В двухслойном «магическом» графене решетки двух слоев смещены примерно на 1,1°. Это рассогласование создает муаровый узор, который повторяется на протяжении всего графенового слоя. Такая протяженность сложной кристаллической структуры создает проблемы для исследователей, которые пытаются описать материал при помощи численного моделирования.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В новой работе исследователи смогли избежать этой проблемы — они смоделировали небольшое количество низкоэнергетических электронных полос вокруг уровня Ферми материала и «заморозили» электроны с энергиями вне этого диапазона. Моделирование только этого подмножества позволило им создать достаточно протяженный образец виртуального скрученного на магический угол двухслойного графена. Используя эту модель, ученые смогли выявить специфические свойства материала.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Результаты их моделирования свидетельствуют о том, что фазовый переход от изолятора к полуметаллу может быть обусловлен деформацией графеновых листов всего на 0,1–0,2%. Эта небольшая деформация попадает в диапазон, описываемый в экспериментах. Исследователи говорят, что устранить деформацию из экспериментов будет сложно, но если это удастся сделать, контроль этого свойства может в конечном итоге помочь тонко настраивать свойства сложного материала по своему желанию.

Загрузка статьи...