Электроны в твёрдых материалах ведут себя по-разному: подвижные обеспечивают проводимость, а связанные — изоляцию. В новом исследовании (Nature Physics) группа учёных под руководством профессора Амира Якоби из Гарварда изучила взаимодействие между «лёгкими» и «тяжёлыми» электронами в скрученном трёхслойном графене (MATTG), где они сосуществуют, создавая экзотические квантовые состояния, включая сверхпроводимость.
Раньше роль лёгких электронов недооценивали, считая их пассивными. Однако с помощью сканирующего одноэлектронного транзистора (SET) исследователи обнаружили, что даже в изолирующем состоянии тяжёлых электронов лёгкие остаются подвижными. Это указывает на их ключевую роль в формировании новых квантовых явлений, включая сверхпроводимость.
«Тяжёлые электроны создают иллюзию изоляции, но лёгкие остаются свободными, возможно, опосредуя взаимодействия», — пояснил соавтор Эндрю Пирс. Учёные предполагают, что управление соотношением типов электронов в MATTG откроет новые пути для изучения квантовых материалов.
«Наша работа предлагает новый взгляд на проблему сосуществования лёгких и тяжёлых электронов», — отметил Пирс. Это исследование проливает свет на сложные взаимодействия в квантовых системах и может помочь в разработке материалов с уникальными свойствами.
На левом графике показана величина, которую измеряет микроскоп, в зависимости от плотности электронов (ось X) и магнитного поля (ось Y). На правом графике с увеличенным масштабом в верхней части видны диагональные линии, но примерно посередине они исчезают. Это указывает на то, что лёгкие электроны присутствуют при низком магнитном поле. Источник: адаптировано из Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02956-z
Дополнительная информация: Andrew T. Pierce et al, Tunable interplay between light and heavy electrons in twisted trilayer graphene, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02956-z
Источник: https://phys.org/news/2025-07-heavy-electrons-cooperate-magic-angle.html