Imaging of Electronic Correlations and Symmetry Breaking Effects in Twisted Van der Waals Materials

扭曲范德华材料中的电子关联和对称破缺效应的成像

基本信息

  • 批准号:
    2005129
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-07-01 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Non Technical:This project aims to explore the electronic properties of engineered materials that are assembled one atomic layer at a time, starting from individual sheets of graphene and certain semiconductors, so-called transition metal dichalcogenides. For precise well-defined rotational misalignment angle between the layers, electrons in these materials strongly interact which leads to the emergence of correlated quantum electronic phases. The research team will image these emerging phases using scanning tunneling microscopy and spectroscopy techniques in various geometries. This approach will allow the team to gain insights into how the microscopic properties of correlated phases relate to their overall transport signatures. This information can be used to develop novel electronic quantum devices. The team will disseminate the project results through international conferences, journal articles, invited talks, publicly available blog posts, and educational videos targeting a broad audience. Besides the research component, this project aims to provide ample opportunities for integrating undergraduate education and increasing diversity through summer internships and programs for underrepresented minorities and outreach activities targeting high-school students and teachers from the Pasadena School District. Technical:The discovery of layered quasi-two-dimensional crystals enabled a new way of designing tunable electronic systems in which electron-electron interactions are controlled through the rotational alignment (twist) of the stacked layers. The focus of this project is to explore properties of emerging correlated quantum electronic phases, including superconductivity and orbital ferromagnetism, in twisted multi-layer graphene and transition metal dichalcogenides heterostructures. One of the main goals is to establish a basic understanding of underlying symmetries and symmetry breaking phenomena that occur in these emerging phases using scanning tunneling microscopy and spectroscopy and by studying heterostructures in gate-tunable multi-terminal geometries. This research project is accompanied by an extensive mentoring and outreach plan aimed to prepare graduate and undergraduate students for successful careers in science and industry and help educate the public about quantum science and nanotechnology.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
非技术:该项目旨在探索一次组装一个原子层的工程材料的电子性能,从单个石墨烯和某些半导体,所谓的过渡金属二甲藻元素开始。为了确切定义的层之间的精确定义的旋转未对准角,这些材料中的电子强烈相互作用,从而导致相关量子电子相的出现。研究团队将使用各种几何形状的扫描隧道显微镜和光谱技术对这些新兴阶段进行成像。这种方法将使团队能够深入了解相关阶段的微观特性与其整体运输签名的关系。该信息可用于开发新型的电子量子设备。该团队将通过国际会议,期刊文章,被邀请的演讲,公开可用的博客文章以及针对广泛受众的教育视频来传播项目结果。除研究组成部分外,该项目旨在通过为帕萨迪纳学区的高中生和老师提供暑期实习和计划,提供充足的机会,通过暑期实习和计划来整合本科教育和增加多样性。技术:分层准二维晶体的发现实现了一种设计可调电子系统的新方法,其中通过堆叠层的旋转对齐(扭转)控制电子电子相互作用。该项目的重点是探索在扭曲的多层石墨烯和过渡金属二进制金属元素异源结构中,包括超导性和轨道铁磁学在内的新兴相关量子电子相的性质。主要目标之一是通过使用扫描隧道显微镜和光谱学以及通过研究栅极可调多末端几何形状的异质结构来建立对这些新兴阶段中发生的基本对称性和对称性破坏现象的基本理解。该研究项目伴随着一项广泛的指导和推广计划,旨在为研究生和本科生在科学和工业领域的成功职业做好准备,并帮助公众了解量子科学和纳米技术。该奖项反映了NSF的法定任务,并通过使用该基金会的知识分子优点和广泛的影响来评估NSF的法定任务,并被认为是值得的支持。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Interaction-driven band flattening and correlated phases in twisted bilayer graphene
  • DOI:
    10.1038/s41567-021-01359-0
  • 发表时间:
    2021-11-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    19.6
  • 作者:
    Choi, Youngjoon;Kim, Hyunjin;Nadj-Perge, Stevan
  • 通讯作者:
    Nadj-Perge, Stevan
Evidence for unconventional superconductivity in twisted trilayer graphene
  • DOI:
    10.1038/s41586-022-04715-z
  • 发表时间:
    2022-06-16
  • 期刊:
  • 影响因子:
    64.8
  • 作者:
    Kim, Hyunjin;Choi, Youngjoon;Nadj-Perge, Stevan
  • 通讯作者:
    Nadj-Perge, Stevan
Correlation-driven topological phases in magic-angle twisted bilayer graphene
  • DOI:
    10.1038/s41586-020-03159-7
  • 发表时间:
    2021-01-18
  • 期刊:
  • 影响因子:
    64.8
  • 作者:
    Choi, Youngjoon;Kim, Hyunjin;Nadj-Perge, Stevan
  • 通讯作者:
    Nadj-Perge, Stevan
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    2018
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    323760292
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 45万
  • 项目类别:
    Research Grants
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