グラフェンは、六角形格子に配置された炭素原子で作られた2次元材料であり、ナノエレクトロニクスにおける顕著な電子特性と潜在的な用途のために、激しい研究の対象となっています。互いの上に2つのグラフェン層を積み重ねて、小さな角度でそれらを回転させることにより、研究者はねじれたグラフェン二重層として知られるシステムを作成できます。 1.1度の特定の「魔法角」では、これらの二重層の電子特性が劇的な変化を遂げ、相関電子状態の形成につながります。
Pablo Jarillo-HerreroとYuan Caoが率いるJournal Natureに掲載された研究では、MITチームは魔法の角度でねじれたグラフェン二重層の新しいモット状態を観察しました。電気輸送測定と走査型トンネル顕微鏡の組み合わせを使用して、彼らは、温度が低下するにつれて、システムが金属間遷移を受けることを発見し、モット状態の形成と一致しています。さらに、彼らは、局所的および非局在化された電子の異常な共存を観察し、このシステムでの相互作用の複雑な相互作用を示唆しています。
ねじれたグラフェン二重層に見られるモット状態は、従来の遷移金属酸化物で観察された状態とは異なり、相互作用は原子部位に局在する電子間のクーロン反発によって駆動されます。ねじれたグラフェンでは、相互作用は魔法の角度で現れるユニークなバンド構造から生じ、モット状態の形成のための異なるメカニズムにつながります。
この新しいモット状態は、量子情報技術の開発に潜在的な意味を持っています。モット状態の局所的な電子は、量子情報の基本単位であるQubitsとして機能する可能性があります。さらに、ねじれ角を変化させることにより、相互作用とねじれたグラフェン二重層の電子特性の調整性は、相関した電子システムと量子現象を研究するための汎用性の高いプラットフォームを提供します。
魔法の角度でのねじれたグラフェン二重層における新しいモット状態の発見は、凝縮物質物理学と量子材料の探査のための新しい道を開きます。この分野でのさらなる研究は、相関電子システムのより深い理解につながり、新しい量子技術の開発への道を開く可能性があります。
