Fizikanët gjejnë prova të korrelacionit të fortë të elektroneve në një material 2D
Vitet e fundit, fizikanët kanë zbuluar materiale që janë në gjendje të ndryshojnë karakterin e tyre elektrik nga një metal në një izolant, madje edhe në një superpërçues, i cili është një material në një gjendje pa fërkime që lejon elektronet të rrjedhin me rezistencë zero. Këto materiale, të cilat përfshijnë grafin “me kënd magjik” dhe materiale të tjera dydimensionale të sintetizuara, mund të zhvendosin gjendjet elektrike në varësi të tensionit ose rrymës së elektroneve që aplikohet.
Fizika themelore që drejton këto materiale të ndërrueshme është një mister, megjithëse fizikanët dyshojnë se ka të bëjë me “korrelacionet e elektroneve”, ose efektet nga ndërveprimi i ndjerë midis dy elektroneve të ngarkuar negativisht. Këto zmbrapsje grimcash kanë pak ose aspak efekt në formësimin e vetive në shumicën e materialeve. Por në materialet dydimensionale, këto ndërveprime kuantike mund të jenë një ndikim dominues. Të kuptuarit se si korrelacionet e elektroneve drejtojnë gjendjet elektrike mund t’i ndihmojë shkencëtarët të krijojnë materiale funksionale ekzotike, siç janë superpërçuesit jokonvencionale.
Tani, fizikanët në MIT dhe gjetkë kanë ndërmarrë një hap të rëndësishëm drejt kuptimit të korrelacioneve të elektroneve. Në një punim që shfaqet sot në Science, studiuesit zbulojnë prova të drejtpërdrejta të korrelacioneve të elektroneve në një material dydimensional të quajtur grafen me tre shtresa ABC. Ky material është treguar më parë se kalon nga një metal në një izolant në një superpërçues.
Për herë të parë, studiuesit zbuluan drejtpërdrejt korrelacionet e elektroneve në një gjendje të veçantë izoluese të materialit. Ata gjithashtu përcaktuan shkallët e energjisë të këtyre korrelacioneve, ose fuqinë e ndërveprimeve midis elektroneve. Rezultatet tregojnë se grafeni me tre shtresa ABC mund të jetë një platformë ideale për të eksploruar dhe ndoshta inxhinieruar korrelacione të tjera të elektroneve, të tilla si ato që nxisin superpërçueshmërinë.
“Kuptimi më i mirë i fizikës themelore të superpërcjellshmërisë do të na lejojë të krijojmë pajisje që mund të ndryshojnë botën tonë, nga transmetimi i energjisë me humbje zero te trenat që fluturojnë magnetikisht,” thotë autori kryesor Long Ju, asistent profesor i fizikës në MIT. “Ky material është tani një shesh lojërash shumë i pasur për të eksploruar korrelacionet e elektroneve dhe për të ndërtuar fenomene dhe pajisje edhe më të fuqishme.”
Grafeni me tre shtresa ABC, i vendosur në majë të një shtrese nitridi bori gjashtëkëndor, është i ngjashëm me grafenin dyshtresor me kënd magjik më të studiuar mirë, në atë që të dy materialet përfshijnë shtresa grafeni – një material që gjendet natyrshëm në grafit dhe mund të shfaqë veti të jashtëzakonshme kur izolohet në formën e tij të pastër. Grafeni është bërë nga një rrjetë atomesh karboni të rregulluar në një model gjashtëkëndor, të ngjashëm me telin e pulës. Nitridi gjashtëkëndor i borit, ose hBN, ka një model gjashtëkëndor të ngjashëm, pak më të madh.