Ученые Института Вейцмана представили криогенный квантовый скручивающий микроскоп (QTM) — мощный инструмент для изучения квантовых материалов. Исследование, опубликованное в Nature, позволило впервые наблюдать взаимодействие электронов с фазонами — экзотическими атомными вибрациями в скрученных листах графена. Эти открытия проливают свет на загадочные явления, такие как сверхпроводимость и “странные металлы”, возникающие при повороте слоев графена на “магический угол”.
QTM работает при криогенных температурах, используя неупругий процесс, при котором электроны, туннелирующие между атомарно-тонкими слоями, испускают фононы. Регулируя напряжение и угол поворота, ученые смогли отобразить полный энергетический спектр фононов и количественно оценить их связь с электронами. Применение QTM к скрученному графену выявило уникальную низкоэнергетическую вибрацию — фазон, чья связь с электронами усиливается при приближении к магическому углу. Это предполагает ключевую роль фазонов в “странных металлах” и сверхпроводимости.
QTM также способен изучать другие коллективные возбуждения, такие как плазмоны и магноны, открывая новые пути для исследования квантовых материалов. Этот инструмент может стать ключевым для развития квантовых вычислений, сенсорных технологий и электроники. Исследование демонстрирует, как инновационные методы расширяют границы научного познания, прокладывая путь к новым открытиям в физике конденсированного состояния.
Изображение: CC0 Общественное достояние
Дополнительная информация: Shahal Ilani, Quantum twisting microscopy of phonons in twisted bilayer graphene, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08881-8. www.nature.com/articles/s41586-025-08881-8
Источник: https://phys.org/news/2025-04-microscope-reveals-quantum-atoms-graphene.html