p Recentemente, uma equipe de cientistas liderada por Pablo Jarillo-Herrero no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) criou uma grande agitação no campo da física da matéria condensada quando mostraram que duas folhas de grafeno se torcem em ângulos específicos - apelidado de grafeno de "ângulo mágico" —Exibir duas fases emergentes da matéria não observadas em folhas únicas de grafeno. O grafeno é uma estrutura em favo de mel de átomos de carbono - é essencialmente uma camada de grafite com um átomo de espessura, o escuro, material escamoso em lápis. p Em dois artigos publicados online em março de 2018 e aparecendo em 5 de abril, Edição 2018 da revista Natureza , a equipe relatou que o grafeno de dupla camada torcida (tBLG) exibe uma fase supercondutora não convencional, semelhante ao que é visto em cupratos supercondutores de alta temperatura. Esta fase é obtida por dopagem (injeção de elétrons em) um estado de isolamento, que o grupo MIT interpretou como um exemplo de isolamento Mott. Uma equipe conjunta de cientistas da UCSB e da Columbia University reproduziu os resultados notáveis ​​do MIT. A descoberta é uma promessa para o eventual desenvolvimento de supercondutores em temperatura ambiente e uma série de outras aplicações igualmente inovadoras.

p Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign mostraram recentemente que o comportamento de isolamento relatado pela equipe do MIT foi atribuído incorretamente. Professor Philip Phillips, um conhecido especialista em física de isoladores de Mott, diz que uma revisão cuidadosa dos dados experimentais do MIT por sua equipe revelou que o comportamento de isolamento do grafeno "ângulo mágico" não é isolamento de Mott, mas algo ainda mais profundo - um cristal Wigner.

p "As pessoas procuram exemplos claros de cristais de Wigner desde que Wigner os previu pela primeira vez na década de 1930, "Phillips afirma." Acho que isso é ainda mais emocionante do que se fosse um isolante Mott. "

p Autor principal do estudo da U of I, estudante de graduação Bikash Padhi, explica, "Quando uma folha de grafeno é torcida em cima da outra, padrões moiré emergem como resultado do deslocamento na estrutura em favo de mel. Ao injetar artificialmente elétrons nessas folhas, o grupo do MIT obteve novas fases da matéria que podem ser entendidas estudando esses elétrons extras no leito desse padrão moiré. Ao aumentar a densidade do elétron, o grupo MIT observou um estado de isolamento quando 2 e 3 elétrons residem em uma célula unitária moiré. Eles argumentaram que esse comportamento é um exemplo da física de Mott. "

p Por que não pode ser a física de Mott?

p Phillips explica, "Os isoladores Mott são uma classe de materiais que devem ser condutores se as interações eletrônicas não forem levadas em consideração, mas uma vez que isso é levado em consideração, são isolantes em vez disso. Existem duas razões principais pelas quais suspeitamos que o tBLG não forma um isolador Mott - a transição metal-isolante observada oferece apenas uma escala de energia característica, enquanto os isoladores Mott convencionais são descritos por duas escalas. Próximo, no relatório do MIT, em contraste com o que se espera de um sistema Mott, não havia isolador quando havia apenas 1 elétron por célula unitária. Isso é fundamentalmente inconsistente com Mottness. "

p A figura a seguir exibe os estados cristalinos que explicam esses dados.

p O que é um cristal Wigner?

p Para entender os cristais de Wigner, Padhi oferece esta analogia:"Imagine um grupo de pessoas dentro de um orbe grande e correndo em uma sala fechada. Se este orbe for pequeno, eles podem se mover livremente, mas à medida que cresce um pode colidir com mais frequência do que antes e, eventualmente, pode haver um ponto em que todos eles estão presos em suas posições, já que qualquer pequeno movimento será imediatamente impedido pela próxima pessoa. Isso é basicamente o que um cristal é. As pessoas aqui são elétrons, e o orbe é uma medida de sua repulsão. "

p Phillips credita a Padhi o impulso para o estudo.

p Esses resultados foram pré-publicados online na revista Nano Letras no artigo, "Grafeno de bicamada torcida dopado próximo a ângulos mágicos:proximidade com a cristalização de Wigner e não com o isolamento de Mott, "em 5 de setembro, 2018, com a redação oficial final a ser incluída na edição de outubro de 2018 da revista.

p Esta pesquisa foi financiada pelo Center for Emergent Superconductivity, um Centro de Pesquisa de Fronteira de Energia financiado pelo Departamento de Energia, e pela National Science Foundation. As conclusões apresentadas são dos pesquisadores e não necessariamente das agências de fomento.