Forscher kartieren winzige Windungen in Graphen mit magischem Winkel

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Die Struktur von Graphen besteht aus einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen, die in einem hexagonalen Wabenmuster miteinander verbunden sind, und ist einfach und scheinbar zart.

Seit seiner Entdeckung im Jahr 2004 haben Wissenschaftler festgestellt, dass Graphen in der Tat außergewöhnlich stark ist.

Und obwohl Graphen kein Metall ist, leitet es Elektrizität mit ultrahohen Geschwindigkeiten, besser als die meisten Metalle.Im Jahr 2018 entdeckten Wissenschaftler des MIT unter der Leitung von Pablo Jarillo-Herrero und Yuan Cao, dass, wenn zwei Graphenplatten in einem leicht versetzten “magischen” Winkel aufeinander gestapelt werden, die neue “verdrillte” Graphenstruktur entweder zu einem Isolator werden kann, der den Stromfluss durch das Material vollständig blockiert, oder paradoxerweise zu einem Supraleiter, der in der Lage ist, Elektronen ohne Widerstand hindurchfliegen zu lassen.

Es war eine monumentale Entdeckung, die dazu beitrug, ein neues Gebiet namens “Twistronik” auf den Weg zu bringen, die Untersuchung des elektronischen Verhaltens in verdrilltem Graphen und anderen Materialien.Nun berichtet das MIT-Team in zwei Beiträgen, die diese Woche in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurden, über seine neuesten Fortschritte auf dem Gebiet der Graphen-Twistronik.

In der ersten Studie haben die Forscher zusammen mit Mitarbeitern des Weizmann-Instituts zum ersten Mal eine ganze verdrillte Graphenstruktur abgebildet und kartiert, und zwar mit einer Auflösung, die fein genug ist, um sehr geringe Variationen des lokalen Verdrillungswinkels über die gesamte Struktur hinweg zu erkennen.Die Ergebnisse zeigten Regionen innerhalb der Struktur, in denen der Winkel zwischen den Graphenschichten leicht vom durchschnittlichen Versatz von 1,1 Grad abwich.

Das Team entdeckte diese Variationen mit einer ultrahohen Winkelauflösung von 0,002 Grad.

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Das entspricht der Fähigkeit, den Winkel eines Apfels gegen den Horizont aus einer Meile Entfernung zu sehen.Sie stellten fest, dass Strukturen mit einem engeren Bereich von Winkelvariationen ausgeprägtere exotische Eigenschaften wie Isolierung und Supraleitung aufwiesen als Strukturen mit einem größeren Bereich von Verdrehwinkeln.

“Dies ist das erste Mal, dass ein ganzes Gerät kartiert wurde, um zu sehen, wie der Verdrehungswinkel bei einem….

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