Modelo topológico de fermiones pesados. (a) Un esquema de la celda unitaria muaré de MATBG y su análogo de fermión pesado, donde los momentos locales y los electrones itinerantes están formados por la f efectiva orbitales en el AA - regiones de apilamiento y bandas de conducción topológicas ( c ), respectivamente. (b) La estructura de bandas del modelo BM en el ángulo mágico θ=1.05°, donde el moiré BZ y los momentos de alta simetría se ilustran en el panel insertado superior. Las superposiciones entre los estados de Bloch y los WF de prueba están representadas por círculos rojos. El perfil de densidad de los WF localizados al máximo construidos ( f orbitales) se muestra en el panel insertado inferior. ( c ) Bandas dadas por el modelo topológico de fermiones pesados (líneas negras) en comparación con las bandas BM (cruces azules). La c (azul) y la f bandas (rojas) en el límite desacoplado, donde γ=v′⋆ =0 , se muestran en el recuadro. Las líneas discontinuas naranjas indican la evolución de los niveles de energía como f−c el acoplamiento está activado. Crédito:Cartas de revisión física (2022). DOI:10.1103/PhysRevLett.129.047601
Un par de investigadores, uno de la Universidad de Pekín y el otro de la Universidad de Princeton, ha descubierto que los parámetros de los espectros de excitación del grafeno torcido se corresponden directamente con los atributos del modelo de fermiones pesados. En su artículo publicado en la revista Physical Review Letters, Zhi-Da Song y B. Andrei Bernevig describen la construcción de un modelo para mostrar aspectos del modelo Bistritzer-MacDonald y luego lo usaron para demostrar las características del grafeno bicapa retorcido. Aline Ramires del Instituto Paul Scherrer ha publicado un artículo de News &Views en la revista Nature esbozando el trabajo de Bernevig y Song.
El grafeno es una hoja de carbono 2D plana y un tema de investigación considerable. Un esfuerzo de investigación de hace cuatro años involucró colocar una hoja de grafeno encima de otra y luego torcer la hoja superior. Después de muchas pruebas y errores, esos investigadores descubrieron que torcer la hoja superior una cierta cantidad (1,05 grados) condujo a la creación de un superconductor. Eso los llevó a referirse a la cantidad torcida como un "ángulo mágico".
Desde entonces, otros investigadores han estado estudiando los atributos del grafeno bicapa torcido alineado en su ángulo mágico. En este nuevo esfuerzo, los investigadores estudiaron sus espectros de excitación y encontraron que correspondía a los parámetros del modelo de fermiones.
El trabajo anterior ha demostrado que el grafeno bicapa torcido en la orientación correcta adquiere algunas propiedades únicas:un conjunto de electrones, por ejemplo, se mueve, lo que explica su conductividad. Pero otro conjunto de electrones permanece fijo. Las dos características contradictorias del material permiten a los científicos empujar una muestra entre un aislante y un superconductor.
Para comprender mejor por qué sucede esto, Song y Bernevig crearon un modelo del sistema y luego lo usaron para realizar cálculos exactos que describen el comportamiento del material. Descubrieron que podían describir la estructura del grafeno bicapa retorcido en comparación con los materiales de fermiones pesados. Más trabajo mostró que los parámetros del material se correspondían directamente con los parámetros del modelo de fermiones pesados. Los materiales de fermiones pesados son los que se encuentran en la parte inferior de la tabla periódica.
© 2022 Red Ciencia X El grafeno bicapa retorcido especialmente orientado alberga estados electrónicos topológicos
