maaginen kulma
Viime vuonna joukko tutkijoita esitteli fysiikan yhteisöä järkyttäneen tutkimuksen tuloksia. Kävi ilmi, että vain yhden atomin paksuiset grafeenilevyt saavat merkittäviä fysikaalisia ominaisuuksia, kun niitä kierretään oikeassa "maagisessa" kulmassa toisiinsa nähden (1).
American Physical Societyn maaliskuussa Bostonissa pidetyssä kokouksessa, jossa oli tarkoitus esitellä tutkimuksen yksityiskohdat tästä näkökulmasta, kokoontui joukko tutkijoita. Jotkut pitävät Massachusetts Institute of Technologyn tutkijoiden löytöä uuden aikakauden alku.
Viime vuonna Pablo Jarillo-Herreron johtama fyysikkoryhmä asetti parin grafeenilevyjä päällekkäin, jäähdytti järjestelmän lähes absoluuttiseen nollaan ja käänsi yhtä arkkia 1,1 astetta toiseen. Tutkijat käyttivät jännitettä, ja järjestelmästä tuli eräänlainen eriste, jossa atomien itsensä ja hiukkasten välinen vuorovaikutus estää elektronien liikkumisen. Kun järjestelmään tuotiin lisää elektroneja, järjestelmästä tuli suprajohde, jossa sähkövaraus saattoi liikkua ilman vastusta..
— — opowiadał Jarillo-Herrero w serwisie Gizmodo. —
Nämä kulmakierron maagiset vaikutukset liittyvät ns raidat (moiré raidat). Tämä on eräänlainen raitakuvio, joka syntyy kahden tietyssä kulmassa kierretyn tai muodonmuutoksen (vääristyneen suhteessa toisiinsa) kohdistuvan viivan ruudukon interferenssin (superpositio) seurauksena. Jos esimerkiksi yksi verkko asetetaan tasaiselle pinnalle ja toinen verkko kiinnitetään epämuodostuneeseen esineeseen, näkyviin tulee moiré-hapsuja. Niiden kuvio voi olla hyvin monimutkainen, ja sijainti riippuu testattavan kohteen muodonmuutoksesta.
Useat ryhmät ovat kopioineet MIT:n tutkijoiden tuloksia, vaikka todentaminen on vielä kesken ja fyysikot tutkivat edelleen ilmiön ydintä. Kuluneen vuoden aikana arXiv-palvelimelle on ilmestynyt yli sata uutta artikkelia tästä aiheesta. Muistin, että lähes kymmenen vuotta sitten teoreetikot ennustivat uusien fysikaalisten vaikutusten ilmaantumista tällaisissa pyöritetyissä ja kierretyissä grafeenijärjestelmissä. Fyysikot eivät kuitenkaan vielä ymmärrä monia kysymyksiä suprajohtavuusilmiön alkuperästä ja grafeenin dielektristen tilojen luonteesta.
Harillo-Herreron mukaan kiinnostus aihetta kohtaan johtuu myös siitä, että viime aikoina fysiikan "kuumat" osat, ts. grafeenitutkimus ja muut kaksiulotteiset materiaalit, topologiset ominaisuudet materiaalit (ominaisuudet, jotka eivät muutu fyysisistä muutoksista huolimatta), super kylmää asiaa ja upea elektronisia ilmiöitäjotka johtuvat tavasta, jolla elektronit jakautuvat joissakin materiaaleissa.
Kuitenkin liian innoissaan uudesta löydöstä ja sen mahdollisista sovelluksista elektroniikkalaitteissa, jotkut tosiasiat jäähtyvät. Esimerkiksi maagisessa kulmassa kierrettyjen grafeenilevyjen lämpötilan on ylläpidettävä 1,7 Kelvin-astetta absoluuttisen nollan yläpuolella, ja osoittautuu, että ne "haluaisi" olla pitämättä 1,1 asteen kulmassa - aivan kuten kaksi magneettia ei haluavat koskettaa toisiaan samoja napoja. On myös ymmärrettävää, että yhtä ohutta materiaalia kuin yksi atomi on vaikea käsitellä.
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.
