Un grupo de física de la Universidad de Oklahoma arroja luz sobre un nuevo estado de Mott observado en bicapas de grafeno retorcidas en el 'ángulo mágico' en un estudio reciente recién publicado en Cartas de revisión física . Los físicos de OU muestran que el estado de Mott en las bicapas de grafeno favorece la alineación ferromagnética de los espines de los electrones, un fenómeno inaudito en los aisladores Mott convencionales, y un nuevo concepto sobre el nuevo estado de aislamiento observado en las bicapas de grafeno retorcidas.

"Estamos tratando de comprender la naturaleza del estado Mott en este sistema, "dijo Bruno Uchoa, profesor asociado en el Departamento de Física y Astrofísica de Homer L. Dodge. "El estado de Mott que propusimos es un estado aislante que puede conducir a la superconductividad en algunas condiciones, sin embargo, es diferente de los estados de Mott observados en otros sistemas. Hay diferencias fundamentales, sin embargo, y esto es lo que estamos estudiando ".

La física de Mott se ha investigado extensamente en las últimas décadas en superconductores de cuprato de alta temperatura, materiales que en algunas condiciones pueden transmitir corrientes de carga a temperaturas relativamente altas sin producir disipación de calor. En la fase Mott, sin embargo, el movimiento de los portadores de carga está limitado por su fuerte repulsión eléctrica mutua, que conduce a un comportamiento aislante, cuando un material no puede conducir electricidad.

También conduce al anti-ferromagnetismo, un estado en el que los espines de dos electrones situados uno al lado del otro son antiparalelos. La última propiedad es el resultado del principio de exclusión de Pauli, una de las muchas propiedades exóticas de la mecánica cuántica, que establece que los dos electrones no pueden ocupar el mismo estado cuántico. El nuevo estudio muestra que el estado de Mott en el grafeno se aparta de otros ejemplos conocidos de manera fundamental.

Usando dos hojas de grafeno retorcidas en un ángulo muy pequeño, conocido como el 'ángulo mágico, 'el sistema se correlaciona con las propiedades que se observan en los superconductores de alta temperatura. El grafeno está hecho de carbono y el material más delgado del universo, sólo un átomo de espesor. El material es como una celosía de panal, por lo que dos capas torcidas en un ángulo muy pequeño dan como resultado que los electrones se muevan de manera diferente. El nuevo trabajo muestra que las restricciones de celosía impuestas por el pequeño ángulo de torsión pueden favorecer fuertemente la alineación paralela de los espines electrónicos incluso cuando los electrones se repelen fuertemente entre sí. Los físicos de OU propusieron un nuevo estado de Mott en el que estos electrones se comportan de formas nunca antes vistas.

"Las bicapas de grafeno retorcidas son muy prometedoras para una variedad de aplicaciones tecnológicas en nanodispositivos, "dijo Kangjun Seo, investigador postdoctoral en el grupo OU, quien fue el primer autor del estudio. "Este es un sistema físico muy interesante e importante".

El papel de OU, "Estado de Mott ferromagnético en bicapas de grafeno retorcidas en el ángulo mágico, "se publicó recientemente en Cartas de revisión física .