Dos equipos de investigadores han descubierto de forma independiente que existe un cierto tipo de sistema de grafeno donde los electrones se congelan a medida que aumenta la temperatura. El primer equipo con miembros de Israel, EE. UU. y Japón, descubrió que colocar una capa de grafeno encima de otra y luego torcer la de arriba daba como resultado un estado de grafeno en el que los electrones se congelaban a medida que aumentaban las temperaturas. Y al intentar explicar lo que observaron, descubrieron que la entropía de la fase casi aislante era aproximadamente la mitad de lo que se esperaría de los espines de electrones libres. El segundo equipo, con miembros de EE. UU., Japón e Israel, encontraron el mismo sistema de grafeno y en su investigación para comprender sus observaciones, notaron que surgió un gran momento magnético en el aislador. Ambos equipos han publicado sus resultados en la revista Naturaleza . Biao Lian, de la Universidad de Princeton, ha publicado un artículo de News and Views que describe el trabajo de ambos equipos en el mismo número de la revista.

A medida que aumentan las temperaturas alrededor de la mayoría de las sustancias, las partículas de las que están hechas están excitadas. Esto da como resultado que los sólidos se derritan en líquidos y los líquidos se conviertan en gas. Esto se explica por la termodinámica:temperaturas más altas conducen a más entropía, que es una descripción del desorden. En este nuevo esfuerzo, Ambos equipos encontraron una excepción a esta regla:un sistema de grafeno en el que los electrones se congelan a medida que aumenta la temperatura.

El sistema de grafeno era muy simple. Ambos equipos simplemente colocaron una hoja de grafeno encima de otra y luego torcieron la hoja superior muy ligeramente. Pero tenía que ser torcido en lo que describen como el "ángulo mágico, "que describe un giro de solo 1 grado. El patrón muaré que resultó condujo a una menor velocidad de los electrones en el sistema, lo que a su vez generó más resistencia, acercando el sistema a ser un aislante.

Luego, ambos equipos investigaron estas observaciones más de cerca. Ambos lo hicieron midiendo la entropía de la red retorcida y encontraron que la entropía de la fase de alta temperatura era mayor que la de la fase de baja temperatura. Y ambos encontraron que los electrones en la capa retorcida tenían tanto un giro como un grado de libertad bajo, cuales, ellos notaron, podría describirse como un isospin. Y ambos sugirieron que a medida que aumentaba la temperatura en el sistema, se acercó más a convertirse en un ferromagnético. Además de sus hallazgos sobre la entropía de la fase casi aislante, el primer equipo también notó un pico alto repentino en la compresibilidad de electrones. Y el segundo equipo también descubrió que menos electrones podían ocupar niveles de energía al mismo tiempo cuando se aplicaba un campo magnético al sistema.

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