Elektronlar katı malzemelerde birçok rol oynar. Zayıf bir şekilde bağlandıklarında ve seyahat edebildiklerinde – I, mobil – elektrik iletimini sağlayabilirler. Bağlı olduklarında veya “ağır” olduklarında, izolatör görevi görebilirler. Bununla birlikte, bazı katı malzemelerde, bu davranış belirgin şekilde farklı olabilir ve bu farklı elektron türlerinin nasıl etkileşime girdiği hakkında sorular ortaya çıkarır.
Az önce yayınlanan bir çalışmada Doğa fiziğiHarvard’da Fizik Profesörü ve Uygulamalı Fizik Amir Yacoby ile çalışan araştırmacılar, bu malzemede her iki elektron türü arasındaki etkileşimi incelediler ve yeni kuantum durumları oluşturmaya nasıl yardımcı olabileceğine yeni bir ışık tuttu.
“Çalışmalarımızdan önce insanlar sadece ‘genel zemin durumu nedir?’ Diye sorabilirler?” Dedi. Şu anda Cornell Üniversitesi’nde bir adam olan Pierce, bu soruyu incelemeye başladığında Yacoby’nin laboratuvarında lisansüstü öğrenciydi. Açık olmayan şey, bu farklı durumların gerçek doğası ve ayrı ışık ve ağır elektronların bunları oluşturmak için güçleri nasıl birleştirdiği idi.
Ek olarak, yalıtıcıları tahrik etmek için ağır elektronların daha belirgin rolü nedeniyle, hafif elektronlar genellikle “hiçbir şey yapmamak” veya “seyirci olmak” olarak reddedildi, dedi makalenin baş yazarlarından Yonglong Xie. Şu anda Rice Üniversitesi’nde yardımcı doçent olan Yacoby’nin laboratuvarındaki eski bir Harvard Quantum Girişim Ödülü Doktora Sonrası Üyesi Xie, bu hafif elektronların genel sistem üzerindeki etkisinin tespit edilmesinin zor olduğunu belirtti.
Farklı kütlelere sahip elektronlar arasındaki etkileşimin karmaşık kuantum fenomenlerini yönlendirdiğine inanılmaktadır. Üç kat grafen tabakası, orta tabaka hafifçe döndürülmüş, küçük ve büyük kütlelere sahip elektronlarla birlikte istiflendiği sihirli açılı bükülmüş trilayer grafen (MATTG) olarak bilinen yeni malzemede. Bu materyal, süper iletkenlik (yani ısıtmadan elektrik iletimi) dahil olmak üzere çok sayıda egzotik kuantum fenomenini destekler, böylece bu soruyu ele almak için yeni bir ortam sağlar.
Bu durumlarda neler olup bittiğini anlamak için araştırmacılar, MATTG’de MATTG’de bir yalıtım durumuna girdiğinde elektronların tuzağa düştüğü küçük “su birikintileri” incelemek için Yacoby tarafından öncülük eden tek elektron transistörü (tarama seti) tarama olarak bilinen özel bir mikroskopi formu kullandılar. Tarama seti, ağır elektronlar yalıtım durumlarını mümkün kıldığında, ışık elektronlarının hareketli kaldığını ve bu da süperiletkenlik de dahil olmak üzere yeni durumların oluşturulmasına katılmaları gerektiğini gösterdi.
“Ağır elektronlar kendi aralarında bir yalıtkan oluşturarak genel bir yalıtım durumu yanılsaması oluşturur, ancak gerçekte ışık elektronları serbest kalır.” “Bu, ışık elektronlarının ağır elektronlar arasındaki etkileşimlere aracılık etme olasılığını artırıyor.”
Araştırmacılar, bu şaşırtıcı bulmanın Mattg’deki hafif ve ağır elektronlar arasındaki etkileşimin ne kadar karmaşık olabileceğini vurguladığını söyledi. İki boyutlu malzemelerde ağır ve hafif elektronların oranının “ayarlanması” için daha fazla yöntemin keşfedilmesinin heyecan verici yeni keşiflere yol açacağını öne sürdüler.
Pierce, “Katılarda ışık ve ağır elektronların bir arada var olma sorunu uzun süredir devam eden bir problemdir ve umarım rollerini çözme planımız bu ilgi çekici malzemelere yeni bir yaklaşım sunar.” Dedi.
