Физики разработали новый метод изучения электронных взаимодействий в материалах, которые лежат в основе таких явлений, как сверхпроводимость. Обычно эти взаимодействия слабы и трудно обнаруживаемы. Ранее для их усиления использовали муаровые решётки, создавая кристаллические решетки с увеличенной постоянной решетки. Однако такие материалы модифицируют не только движение электронов, но и другие физические процессы, что затрудняет исследования.
Группа ученых под руководством Атача Имамоглу из Швейцарской высшей технической школы Цюриха предложила новый подход, с помощью которого муаровая решётка используется для создания пространственно-периодического электрического поля на расстоянии в соседнем полупроводнике таким образом, что это влияет только на движение электронов в полупроводниковом материале. Они создали муаровый материал из двух скрученных слоев гексагонального нитрида бора, который генерирует периодическое электрическое поле. Это поле воздействует на соседний полупроводник — диселенид молибдена, создавая искусственную кристаллическую решетку только для электронов, не затрагивая нейтральные экситоны. Экситоны, образующиеся при возбуждении электронов светом, используются для изучения поведения электронов.
Метод позволяет исследовать сильные электронные взаимодействия, что важно для понимания перехода изоляторов в сверхпроводники. Подход универсален: его можно применять к различным материалам, варьируя напряженность поля и изучая происходящие процессы. Результаты опубликованы в журнале Physical Review X.
В новом методе два слоя нитрида бора (h-BN), скрученные относительно друг друга, создают электрическое поле в полупроводнике (MoSe2) из диселенида молибдена. Световой пучок (красный) используется для изучения свойств электронов в полупроводнике. Фото: Наташа Кипер / ETH Zurich
Дополнительная информация: Natasha Kiper et al, Confined Trions and Mott-Wigner States in a Purely Electrostatic Moiré Potential, Physical Review X (2025). DOI: 10.1103/PhysRevX.15.011049