Újfajta mágneses és korrelált felületi állapotok versengését figyelte meg romboéderes grafitban Hagymási Imre (Helmholtz-Zentrum Berlin vendégkutatója és a Wigner FK SZFI részmunkaidős tudományos munkatársa) Nemes-Incze Péter (EK MFA) kutatócsoportjával, valamint ELTE-BME együttműködésben. Az eredményekből született cikk a Science Advances folyóiratban jelent meg.
A „magic-angle” grafénben azonosított szupravezetés óta hatalmas érdeklődés övezi ezeket a kétrétegű rendszereket, a többrétegű szerkezetek tulajdonságai azonban még kevésbé ismertek. A most megjelent cikkben vizsgált romboéderes grafit is ebbe a csoportba, és egyben a legegyszerűbb szilárdtest-fizikai rendszerek közé tartozik, amelyekben olyan lapos sáv jön létre, ami – ha betöltött – az elektronok közötti kölcsönhatás következtében instabillá válik, ez pedig különféle egzotikus viselkedéseket eredményezhet.
A pásztázó alagútmikroszkópos mérések gap-es és gap nélküli állapotok együttes jelenlétét mutatták ki, amik az elméleti analízis szerint rendre antiferromágneses és korrelált paramágneses állapotnak felelnek meg, és ezek energiában degeneráltak. Ha a rendszert enyhén p-dópoljuk, csak gap nélküli állapot jelenik meg, viszont az elemi cella mérete megváltozik, ami összhangban van az elméleti úton (átlagtérelmélettel és sűrűségmátrixos renormálási-csoport algoritmussal) kapott eredményekkel.
A most megjelent eredmények azért is fontosak, mert a romboéderes grafit egy sokkal egyszerűbb szilárdtest-fizikai rendszer, mint a „magic-angle” grafén, és már az első pásztázó alagútmikroszkópos mérések is az átlagtér-elméleten túlmenő fizikát mutatnak. Ez pedig egy új platformot nyújt a szén alapú szerkezetekben fellépő kvantumos mágnesség vizsgálatához és további egzotikus effektusok feltérképezéséhez.
A teljes cikk elérhetősége: Science Advances 8, eabo6879 (2022).
