Comprender los estados aislantes del grafeno trenzado
Recientemente se descubrió que el grafeno bicapa torcido de ángulo mágico muestra superconductividad, lo que ha inspirado estudios teóricos sobre rellenos de enteros. Sin embargo, los estudios de llenado parcial son pocos.
estancia: Estados aislantes parcialmente correlacionados en un ángulo mágico completo de un tercio de grafeno bicapa. Crédito de la imagen: OliveTree / Shutterstock.com
Artículo publicado en Física de la comunicación Presente la condición de ‘aislante parcialmente unido’ de la estructura orbital Wannier de tres picos que apareció tras el llenado parcial (v) De norte ± 1/3 (con norte Entero). Este estudio mostró que llenar un tercio (1/3) de electrones en cada celda muaré dio como resultado interacciones de corto alcance que conducen a un aumento en la entropía debido al grado de libertad de «respiración» debido a las irregularidades de la red causadas por líneas de falla. .
Además, los electrones que interactúan fuertemente aumentaron la degeneración y optaron por el estado ferromagnético, rompiendo la simetría de la subred AB/BA. Por lo tanto, el estado dieléctrico parcialmente enlazado propuesto en el presente trabajo puede evitar la superconductividad en v = 2 – 1/3 de relleno.
Grafeno bicapa retorcido de ángulo mágico y su superconductividad
El grafeno bicapa retorcido se fabrica apilando dos monocapas de grafeno con un ángulo de torsión específico (θ). En esta estructura, se observa que el patrón muaré aparece con una frecuencia más alta.
Recientemente, se ha informado a menudo de grafeno bicapa retorcido con propiedades ópticas y electrónicas inusuales, que fue el resultado de la evolución de los patrones de muaré. Las fuertes interacciones de electrones en los pequeños dominios formados en las redes de ondulación de superred de grafeno bicapa torcido lo convierten en una gran plataforma para estudiar estados altamente correlacionados.
En la mayoría de los sistemas, los estados correlacionados aparecen cuando la red muaré se llena con un número entero de electrones por celda unitaria muaré. Los resultados experimentales sobre el ferromagnetismo orbital, otras polarizaciones de isospín y las tendencias nemáticas han llevado a un progreso significativo.
Sin embargo, los estudios de llenado parcial han sido menos explorados, aunque los diagramas de fase revelaron fenómenos potencialmente complejos sobre el llenado parcial, como la supresión de la superconductividad cerca del llenado v = 2-1/3.
Desde un punto de vista teórico, el interés en el llenado de enteros surge de la complejidad del grafeno de dos capas de ángulo mágico retorcido. Además, los resultados experimentales revelaron que el grafeno bicapa retorcido de ángulo mágico exhibe una superred triangular centrada en las órbitas de Waner, que se ve obstaculizada por la topología y la simetría de las funciones de onda de Bloch.
En cambio, los tres lóbulos de la función de onda se extienden a los tres sitios AA cercanos y las órbitas de Wannier se centran en los sitios AB o BA. Las órbitas extendidas de Wannier dificultan la construcción de un modelo local porque requiere la inclusión de interacciones y elementos de navegación de largo alcance.
Bicapa de grafeno retorcido lleno de ángulo mágico de un tercio
Investigadores anteriores han detectado una disminución de la superconductividad en ν = 2 – 1/3, que se inspira en una caída de la superconductividad en los cupratos con un llenado parcial proporcional de 1/8 de agujeros por nivel de óxido de cobre. Esta disminución de la superconductividad hace que el sistema se aísle incluso a las temperaturas más bajas.
El estudio actual se centró en los efectos de las órbitas de Wanner y las oclusiones de Wanner en grafeno bicapa de ángulo mágico retorcido en ν = 1/3 de electrones por celda unitaria. El límite de acoplamiento fuerte permite definir el problema actual del problema de mosaico.
Este mapeo ayudó a confirmar el amplio decaimiento del estado fundamental de 1/3, que se limitó a interacciones de corto alcance. Las simulaciones de Monte Carlo ayudaron a identificar varios estados fundamentales a temperaturas más bajas en el modelo sin contacto, lo que fue consistente con la amplia degeneración esperada.
En contraste con el criptón adsorbido en el grafito, el modelo finito «sin contacto» de las interacciones locales tiene cero hamiltonianos porque las líneas de permutación y las uniones en Y no usan energía. La interacción de Coulomb de largo alcance y densidad no interrumpirá la degeneración porque consiste en estados con la misma densidad de carga uniforme pero diferentes diseños de estado de Wannier.
conclusión
En resumen, el presente trabajo reveló un mecanismo de estado dieléctrico simétrico simétrico en grafeno bicapa de ángulo mágico. El efecto significativo de la obstrucción de Wannier en el grafeno torcido de ángulo mágico se debió a la no compresión de los estados n ± 1/3.
La interacción más corta promovió una distribución de carga uniforme, con un tercio de la carga concentrada en cada sitio AA, con el peso de los orbitales de Wannier dividido en tres lóbulos, lo que resultó en un llenado fraccionario.
Este estudio demostró que una restricción de no tocar de corto alcance por sí sola implicaría una entropía a gran escala al correlacionar el modelo con el problema de corte de mosaico. El arreglo ferromagnético se vio favorecido por otras interacciones de rango, equivalentes al intercambio directo.
El intercambio directo aumentó la degeneración y eligió un estado complejo que destruyó la simetría de la subred AB/BA y C.3 Simetría rotacional. Además de la disposición ferromagnética, el grafeno bicapa retorcido presenta una disposición antiferromagnética de los centros AB/BA Wannier. Por lo tanto, este estudio se centró en las interacciones de intercambio y salto como perturbaciones para obtener resultados sobre la mitosis degenerativa.
referencia
Chang, K, Chang, Y, Fu, L, Kim, EA. (2022). Estados aislantes parcialmente correlacionados en un tercio del ángulo mágico lleno de grafeno bicapa. Física de la comunicación. https://www.nature.com/articles/s42005-022-01027-6#Abs1
