짧은 전기 펄스는 매직 앵글 그래핀에서 초전도성을 켜고 끕니다.

MIT(Massachusetts Institute of Technology) 연구원들의 새로운 연구에 따르면 짧은 전기 펄스를 사용하여 "매직 앵글" 그래핀에서 초전도성을 켜고 끌 수 있습니다. 지금까지 이러한 전환은 재료 전체에 연속적인 전기장을 흘려보내야만 달성할 수 있었습니다. 새로운 발견은 2차원(XNUMXD) 재료 기반 회로에 사용되는 메모리 요소와 같은 새로운 초전도 전자 장치의 개발에 도움이 될 수 있습니다.

그래핀은 벌집 모양으로 배열된 탄소 원자의 2차원 결정입니다. 그 자체로도 소위 "경이로운 물질"이라고 불리는 이 물질은 전하 운반체(전자 및 정공)가 매우 빠른 속도로 탄소 격자를 통과할 때 높은 전기 전도성을 포함하여 많은 뛰어난 특성을 자랑합니다.

2018년에 연구원들이 이끄는 파블로 야 릴로-헤레로 MIT의 연구진은 이러한 시트 두 개를 약간의 각도 차이를 두고 서로의 위에 놓으면 상황이 훨씬 더 매력적이 된다는 사실을 발견했습니다. 이 꼬인 이중층 구성에서 시트는 모아레 초격자로 알려진 구조를 형성하고 시트 사이의 비틀림 각도가 (이론적으로 예측된) 1.08°의 "매직 각도"에 도달하면 재료가 저온에서 초전도성과 같은 특성을 나타내기 시작합니다. – 즉, 저항 없이 전기가 통합니다.

이 각도에서 두 개의 결합된 시트에서 전자가 이동하는 방식이 변경됩니다. 이것은 다른 속도에도 불구하고 전자 상태가 정확히 동일한 에너지를 갖는 "평평한" 전자 밴드로 이어집니다. 이 플랫 밴드 구조는 전자를 분산시키지 않습니다. 즉, 전자의 운동 에너지가 완전히 억제되어 모아레 격자에서 움직일 수 없습니다. 그 결과 입자가 거의 정지할 정도로 느려지고 연결된 시트를 따라 특정 위치에 국한됩니다. 이를 통해 서로 강력하게 상호 작용하여 초전도성의 특징인 쌍을 형성할 수 있습니다.

MIT 팀은 이제 육각형 질화붕소(hBN, 2D 절연체)의 두 층 사이에 끼일 때 정렬에 주의를 기울여 매직 앵글 그래핀을 제어하는 ​​새로운 방법을 발견했습니다. 연구원들은 hBN의 첫 번째 층을 상단 그래핀 시트와 정확히 정렬한 반면, 두 번째 층은 하단 그래핀 시트에 대해 30°의 각도로 오프셋되었습니다. 이 배열을 통해 그들은 물질이 두 가지 안정적인 전자 상태 중 하나에 있을 수 있는 쌍안정 동작을 설계할 수 있어 짧은 전기 펄스로 초전도성을 켜거나 끌 수 있습니다.

"놀랍게도, 이 쌍안정성은 매직 앵글 그래핀의 동작을 방해하지 않고 공존합니다."라고 수석 저자는 설명합니다. 달리아 클라인. "이 시스템은 전기 펄스만으로 초전도성을 켜고 끄는 개별 스위치의 드문 예입니다. 비휘발성 초전도 메모리 장치로 사용할 수 있습니다."

초전도체에서 강자성체로 전환되는 매직 앵글 그래핀

이러한 메모리 요소는 미래의 2D 재료 기반 회로에 통합될 수 있다고 그녀는 덧붙입니다.

연구원들은 이 전환 가능한 초전도성을 가능하게 하는 것이 정확히 무엇인지 확신하지 못하지만, 두 hBN 층에 대한 꼬인 그래핀의 특별한 정렬과 관련이 있다고 의심합니다. 연구팀은 샌드위치 hBN 층에 정렬된 꼬이지 않은 이중층 그래핀에서 이전에 유사한 쌍안정성을 보았고 따라서 향후 작업에서 이 퍼즐을 풀기를 희망합니다. Klein은 "이러한 hBN-그래핀 정렬이 우리가 관찰한 예기치 않은 동작을 발생시키는 방법을 정확하게 지적하기 위해 실험자와 이론가 사이에 지속적인 노력이 있습니다."라고 말했습니다. 물리 세계.

작업은 에 자세히 나와 있습니다. 자연 나노 기술.

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• 출처: https://physicsworld.com/a/short-electrical-pulses-switch-superconductivity-on-and-off-in-magic-angle-graphene/