Tieteen paljastama läpimurto kaksiulotteisessa materiaalitutkimuksessa!

Moiré-superhilot ovat jaksollisia rakenteita, jotka muodostuvat kahden tai useamman kaksiulotteisen hilan välisistä pienistä siirtymistä. Näissä moiré-superhiloissa elektroniseen käyttäytymiseen voidaan vaikuttaa voimakkaasti, jolloin syntyy epätavallisia tiloja, kuten kvantti Hall-eristeitä. Moiré-superhilojen saavuttaminen pienillä kiertokulmilla on kuitenkin edelleen haaste tietyille materiaaleille. Tämä on ratkaisevan tärkeää elektronikorrelaatiovaikutusten ymmärtämisen ja hyödyntämisen kannalta, koska elektronikorrelaatio ilmenee usein selvimmin pienissä kiertokulmissa. Kokeellisista vaikeuksista johtuen näiden järjestelmien vahvojen korrelaatioiden tutkiminen on kuitenkin keskittynyt pääasiassa tiettyihin kiertymiskulmiin tai suuriin kerrosten välisiin vääristymiin, mutta järjestelmällistä valvontaa ja tutkimusta ei ole voitu tehdä.

Vastatakseen tähän haasteeseen, professori Benjamin E. Feldman ja hänen tutkimusryhmänsä Stanfordin yliopistossa ovat julkaisseet äskettäin tutkimuspaperin "Mapping twist-tuned multiband topology in bilayer WSe2" "Science"-lehdessä. Tiedemiehet loivat kaksikerroksiseen volframidiselenidiin noin 1,23°:n kierretyn rakenteen ja suorittivat paikallisia elektronisia kokoonpuristuvuusmittauksia käyttämällä pyyhkäisevää yksielektronitransistorimikroskooppia. He havaitsivat useiden topologisten vyöhykkeiden läsnäolon tämän erityisen kierrekulman lähellä, ja niissä oli sarja kvanttipoikkeavia Hall-eristimiä. Paikallista sähkökenttää käyttämällä he indusoivat myös onnistuneesti topologisen kvanttivaihemuutoksen. Tämä tutkimus käsittelee haastetta saavuttaa ja tutkia moiré-superhiloja pienissä kiertokulmissa, mikä tarjoaa tehokkaan alustan vahvojen korrelaatioiden ja topologisten ominaisuuksien välisen vuorovaikutuksen tutkimiselle.