<p>通過堆疊一對單層半導體創(chuàng)建的模型系統(tǒng)為物理學家提供了一種更簡單的方法來研究混雜的量子行為，從重費米子到奇異的量子相變。</p> <p><br />該小組的論文&ldquo;&nbsp;Moir&eacute; Kondo Lattice 中的門可調(diào)重費米子&rdquo;于 3 月 15 日發(fā)表在《自然》雜志上。主要作者是康奈爾大學卡弗里研究所的博士后趙文金。</p> <p><br />該項目由&nbsp;文理學院物理學教授Kin Fai Mak和康奈爾大學工程學院和&nbsp;A&amp;S 應用與工程物理學教授Jie Shan領(lǐng)導，他們是該論文的共同資深作者。兩位研究人員都是 Kavli 研究所的成員；他們通過教務長的納米科學和微系統(tǒng)工程 (NEXT Nano) 計劃來到康奈爾大學&nbsp;。</p> <p>&nbsp;</p> <p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1679584852299/1679584852299.jpg" width="670" height="670" /></p> <p><br />透射電子顯微鏡圖像顯示了二碲化鉬和二硒化鎢的莫爾晶格。</p> <p><br />該團隊著手解決所謂的近藤效應，該效應以日本理論物理學家 Jun Kondo 的名字命名。大約六年前，實驗物理學家發(fā)現(xiàn)，通過采用金屬并用磁性雜質(zhì)代替少量原子，他們可以散射材料的傳導電子并從根本上改變其電阻率。</p> <p><br />這種現(xiàn)象讓物理學家感到困惑，但近藤用一個模型解釋了它，該模型顯示了傳導電子如何&ldquo;屏蔽&rdquo;磁性雜質(zhì)，使得電子自旋與磁性雜質(zhì)的自旋在相反方向配對，形成單線態(tài)。</p> <p><br />雖然 Kondo 雜質(zhì)問題現(xiàn)在已廣為人知，但 Kondo 晶格問題&mdash;&mdash;具有規(guī)則磁矩晶格而不是隨機磁性雜質(zhì)的問題&mdash;&mdash;要復雜得多，并繼續(xù)困擾著物理學家。近藤晶格問題的實驗研究通常涉及稀土元素的金屬間化合物，但這些材料有其自身的局限性。</p> <p><br />&ldquo;當你一直向下移動到元素周期表的底部時，你最終會在一個原子中找到大約 70 個電子。&rdquo;Mak 說。&ldquo;材料的電子結(jié)構(gòu)變得如此復雜。即使沒有近藤互動，也很難描述正在發(fā)生的事情。&rdquo;</p> <p><br />研究人員通過堆疊兩種半導體的超薄單層來模擬 Kondo 晶格：調(diào)整到 Mott 絕緣狀態(tài)的二碲化鉬和摻雜有流動傳導電子的二硒化鎢。這些材料比體積龐大的金屬間化合物簡單得多，而且它們以巧妙的方式堆疊在一起。通過將層旋轉(zhuǎn) 180 度角，它們的重疊會形成莫爾格子圖案，將單個電子捕獲在微小的槽中，類似于雞蛋盒中的雞蛋。</p> <p><br />這種配置避免了幾十個電子在稀土元素中混雜在一起的復雜情況。簡化的 Kondo 晶格不需要化學來準備金屬間化合物中的規(guī)則磁矩陣列，只需要一個電池。當施加恰到好處的電壓時，材料會按順序形成自旋晶格，而當調(diào)到不同的電壓時，自旋就會熄滅，從而產(chǎn)生一個連續(xù)可調(diào)的系統(tǒng)。</p> <p><br />&ldquo;一切都變得更簡單、更可控。&rdquo;Mak 說。</p> <p><br />研究人員能夠連續(xù)調(diào)整自旋的電子質(zhì)量和密度，這在傳統(tǒng)材料中是做不到的，在這個過程中，他們觀察到用自旋晶格裝飾的電子可以比&ldquo;裸露的&rdquo;重 10 到 20 倍。 &rdquo; 電子，取決于施加的電壓。</p> <p><br />可調(diào)性還可以引起量子相變，重電子由此轉(zhuǎn)變?yōu)檩p電子，其間可能出現(xiàn)&ldquo;奇怪&rdquo;的金屬相，其中電阻隨溫度線性增加。這種轉(zhuǎn)變的實現(xiàn)對于理解銅氧化物的高溫超導現(xiàn)象特別有用。&nbsp;</p> <p><br />&ldquo;我們的結(jié)果可以為理論家提供實驗室基準。&rdquo;Mak 說。&ldquo;在凝聚態(tài)物理學中，理論家正試圖處理萬億相互作用電子的復雜問題。如果他們不必擔心真實材料中的其他并發(fā)癥，例如化學和材料科學，那就太好了。所以他們經(jīng)常用&ldquo;球形牛&rdquo;近藤晶格模型研究這些材料。在現(xiàn)實世界中，你無法創(chuàng)造一頭球形母牛，但在我們的材料中，我們現(xiàn)在已經(jīng)為 Kondo 晶格創(chuàng)造了一個。&rdquo;<br />合著者包括博士生沉博文和醉濤；博士后康開飛和韓忠東；和日本筑波國家材料科學研究所的研究人員。</p> <p><br />這項研究主要得到了空軍科學研究辦公室、國家科學基金會、美國能源部以及戈登和貝蒂摩爾基金會的支持。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>