Es wurden exotische Quanteneffekte gefunden, die sich in ultradünnen Materialien verstecken

Supraleitung, Partialladungen und magnetische Wirbel sind nur einige der seltsamen Quantenphänomene, die in Materialien wie Graphen lauern, wenn sie abweichen

von Philipp Paul

Es war März 2018. Die Atmosphäre beim Jahrestreffen der American Physical Society im Los Angeles Convention Center war angespannt. Die Sitzung wurde in das Atrium verlegt, um die Menschenmassen unterzubringen, aber die Leute mussten sich immer noch auf die Balkone drängen, um einen Blick auf das Geschehen zu werfen.

Gerüchten zufolge hatte Pablo Jarillo-Herrero, ein Physiker am MIT, etwas Wichtiges zu berichten. Er und seine Kollegen haben Experimente mit Graphen durchgeführt, Kohlenstoffschichten, die nur ein Atom dick sind und sich vom Graphit in Bleistiftminen ablösen. Graphen wurde bereits für seine vielversprechenden vielfältigen elektronischen Eigenschaften und vieles mehr gefeiert.

Hier zeigte Jarillo-Herrero, dass man aus dem Material einen Isolator, in dem kaum elektrischer Strom fließt, oder einen Supraleiter machen kann, wenn man zwei Graphenschichten stapelt und eine relativ zur anderen in bestimmten „magischen Winkeln“ dreht oder dreht , bei dem Strom ohne Widerstand fließt. Es war ein erstaunlicher Trick und möglicherweise sehr wichtig, da die Supraleitung vielversprechend für Anwendungen ist, die von Quantencomputern bis hin zur Kernfusion reichen.

Seitdem haben Forscher verdrehtes Graphen verwendet, um alle möglichen seltsamen Quanteneffekte zu erzeugen, einschließlich „Quasiteilchen“, die als magnetische Wirbel erscheinen und auf andere Weise seltsame elektronische Eigenschaften aufweisen können. „Das Spannende an diesen Systemen ist, dass sie ein enormes Überraschungspotenzial haben“, sagt Amir Yacoubi von der Harvard University.

Noch aufregender ist, dass wir diese Reise gerade erst begonnen haben. Indem wir jetzt mehr Graphenschichten einfügen oder Schichten anderer Materialien austauschen, um ähnliche Effekte zu erzielen, tauchen wir tiefer in die wilde neue Physik ein, die 2D-Materialien zugrunde liegt.

Studien…