O grafeno de bicamada torcida de a¢ngulo ma¡gico (MATBG) éum material a  base de grafeno com uma estrutura única, consistindo de duas folhas de grafeno em camadas uma sobre a outra com um desalinhamento de aproximadamente 1,1°. Esta estrutura única foi encontrada para hospedar vários estados interessantes, incluindo estados isolantes correlacionados e supercondutividade não convencional.

Estudos anteriores examinando o MATBG também revelaram o surgimento do que éconhecido como um regime meta¡lico "estranho" na proximidade da cúpula supercondutora, bem como um acoplamento elanãtron-fa´non significativamente aprimorado . Embora essas observações tenham sido confirmadas por trabalhos posteriores, os mecanismos exatos que as sustentam permanecem obscuros.

Pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Barcelona, ​​do Instituto Nacional de Ciências dos Materiais e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) recentemente examinaram mais de perto essas propriedades do MATBG usando um diagrama de fases de baixa temperatura diferente dos utilizados em trabalhos anteriores. . Seu artigo, publicado na Nature Physics , reuniu novas informações valiosas sobre o comportamento crítico qua¢ntico do material.

"Os primeiros relatórios sobre as propriedades de transporte elanãtrico do grafeno de bicamada torcida revelaram duas caracteri­sticas fascinantes: o surgimento de um chamado regime de metal 'estranho' nas proximidades da cúpula supercondutora e um acoplamento elanãtron-fa´non nitidamente aprimorado ", Alexandre Jaoui, um dos pesquisadores que realizaram o estudo, disse Phys.org. "Ainda assim, ambas as caracteri­sticas compartilham, sob certas condições, uma assinatura comum: uma resistividade linear em temperatura. , na regia£o de baixa temperatura, apontando para a existaªncia de centros de espalhamento adicionais afetando portadores de carga?"

As respostas para essas perguntas atéagora elusivas são podem ser encontradas examinando o MATBG em baixas temperaturas, onde os fa´nons (ou seja, quasiparta­culas associadas a ondas como som ou vibração) são suprimidos. Nos dispositivos MATBG relatados na literatura anterior, no entanto, o estado fundamental meta¡lico era tipicamente oculto por uma sanãrie de transições de fase.

"Na³s propusemos aproveitar nossos dispositivos 'selecionados' , nos quais os isoladores correlacionados são suprimidos, para estudar o grafeno de a¢ngulo ma¡gico com um diagrama de fases de baixa temperatura muito mais simples: uma única cúpula supercondutora encerrada em uma fase meta¡lica", explicou Jaoui. . "Isso nos permitiu focar no último estado."

Para fabricar sua estrutura MATBG, Jaoui e seus colegas usaram um manãtodo de 'cortar e empilhar' frequentemente usado por equipes de pesquisa que examinam heteroestruturas 2D. Para encapsular o dispositivo, eles usaram uma fina camada de nitreto de boro hexagonal (hBN).

“A proximidade das camadas de grafeno ao portão meta¡lico nos permite suprimir os estados isolantes de baixa temperatura e, assim, concede mais acesso ao estado fundamental meta¡lico”, disse Jaoui. "Em seguida, coletamos medições usando técnicas convencionais de transporte qua¢ntico (ou seja, transporte elanãtrico DC)."

As medições coletadas por Jaoui e seus colegas confirmaram a ocorraªncia do mesmo comportamento 'estranho' do metal relatado em estudos anteriores (ou seja, uma resistividade linear em T com uma taxa de espalhamento Planckiana). No entanto, o estudo da equipe mostra que esse comportamento se estende a temperaturas muito abaixo da temperatura de Bloch-Gra¼neisen, enquanto o sistema tem uma temperatura de Fermi finita. Além disso, suas descobertas destacam uma assinatura adicional de metalicidade estranha, ou seja, uma magnetoresistência linear aprimorada.

“Talvez a parte mais interessante deste estudo, no entanto, seja a recuperação do comportamento arqueta­pico de um metal dilua­do e correlacionado desordenado, o comportamento la­quido de Fermi, longe da cúpula supercondutora”, disse Jaoui. “Esta evolução sugere que as flutuações de natureza ainda a ser determinada dominam o estado fundamental meta¡lico nas proximidades da cúpula supercondutora e impulsionam a resistividade linear de baixa temperatura”.

No geral, as descobertas reunidas por esta equipe de pesquisadores sugerem que as flutuações qua¢nticas e a supercondutividade no MATBG podem estar relacionadas. No futuro, seu trabalho pode inspirar novos estudos examinando essa possibilidade e a fase qua¢ntica cra­tica observada neste estudo.

"Agora estamos investigando a evolução do estado fundamental meta¡lico em função do 'a¢ngulo de torção' do grafeno de bicamada torcida", acrescentou Jaoui. "Isso anã, de uma maneira muito simplista, um botão que ajusta a força das correlações eletra´nicas. Em breve publicaremos mais relatórios sobre o estado fundamental meta¡lico do grafeno de bicamada torcida ."