俄克拉荷马大学物理小组在最近发表在“ 物理评论快报 ”上的一项研究中揭示了在“魔角”中扭曲的石墨烯双层中观察到的一种新型莫特状态。OU物理学家表明，石墨烯双层中的莫特状态有利于电子自旋的铁磁排列，这是传统莫特绝缘体中闻所未闻的现象，以及在扭曲的石墨烯双层中观察到的新型绝缘状态的新概念。
“我们正试图了解莫特州在该系统中的性质，”荷马物流与天体物理学系副教授Bruno Uchoa说。“我们提出的莫特状态是一种绝缘状态，可能在某些条件下导致超导性，但与其他系统中观察到的莫特状态不同。然而，存在根本差异，这就是我们正在研究的问题。”
在过去的几十年中，莫特物理学在高温铜酸盐超导体中得到了广泛的研究 - 这些材料在某些条件下可以在相对较高的温度下传输充电电流而不会产生任何散热。然而，在莫特阶段，电荷载体的运动受到它们强烈的相互电排斥的限制，当材料不能传导任何电时，这导致绝缘行为。
它还导致反铁磁性，这是一种彼此相邻的两个电子的自旋反平行的状态。后一种性质是泡利排除原理的结果，这是量子力学的许多奇特性质之一，它表明两个电子不能占据相同的量子态。新的研究表明，石墨烯中的莫特状态从根本上脱离了其他已知的例子。
使用两片以非常小的角度扭曲的石墨烯，称为“魔角”，该系统与高温超导体中的特性相关。石墨烯是由碳和宇宙中最薄的材料制成的，只有一个原子厚。这种材料就像一个蜂窝状晶格，因此以非常小的角度扭曲的两层导致电子以不同的方式运动。新的研究表明，即使电子相互强烈排斥，由小扭转角施加的晶格约束也强烈有利于电子自旋的平行排列。OU物理学家提出了一种新的莫特状态，其中这些电子以前所未见的方式运行。
“扭曲的石墨烯双层非常有希望用于纳米器件的各种技术应用，”OU集团的博士后研究员Kangjun Seo表示，他是该研究的第一作者。“这是一个非常有趣和重要的物理系统。”