ملخصات الأبحاث

مُحاكٍ جديد لنموذج «هوبارد» في الشبيكات الفائقة المتموجة

Y. Tang et.al

  • Published online:

يُعَد نموذج «هوبارد»، الذي صاغه الفيزيائي جون هوبارد في ستينيات القرن العشرين، نموذجًا نظريًّا بسيطًا للجسيمات الكمّية المتفاعلة داخل شبيكة. ويُعتقَد أن هذا النموذج يصور المبادئ الفيزيائية الأساسية للموصِّلات الفائقة في درجة الحرارة المرتفعة، وكذلك العوازل المغناطيسية، وغيرها من الحالات القاعية الكمية متعددة الأجسام المعقدة. وعلى الرغم من أن نموذج «هوبارد» يقدم تمثيلًا شديد التبسيط لمعظم المواد الحقيقية، فمن الصعب الحصول على معالجة دقيقة، إلا في حالة البُعد الواحد. ولهذا.. فإن تحقيق نموذج «هوبارد» بشكل مادي في بُعدين، أو ثلاثة أبعاد، الذي يمكن أن يعمل عمل مُحاكٍ كَمِّي نظير (بمعنى أنه بمقدوره تقليد النموذج، ومحاكاة مخططه الطَّوْري، وديناميكياته)، يلعب دورًا حيويًّا في حل لغز الاقتران القوي، وتحديدًا.. الكشف عن الآليات الفيزيائية لعدد كبير من الجسيمات الكمّية المُتفَاعِلة مع بعضها بقوة.

في البحث المنشور، حصل الباحثون على المخطط الطوري لنموذج «هوبارد» ثنائي الأبعاد، ذي الشبكة ثلاثية الزوايا، عن طريق دراسة طبقتين متطابقتي الزوايا من التنجستن ثنائي السيلينيد (WSe2)، والتنجسين ثنائي الكبريتيد (WS2)، تشكلان شبيكات متموجة فائقة، بسبب الاختلاف بين ثوابت الشبكة في كل من المادتين. استكشف الباحثون كذلك الخصائص المغناطيسية، وخصائص الشحنة الخاصة بالنظام، عن طريق قياس درجة اعتمادية استجابتها البصرية على مجال مغناطيسي خارج نطاق السطح، وعلى كثافة الناقل ذي البوابة القابلة للتحكم فيها. وعند ملء الفجوة الأولى في شريط الشبيكة المتموجة الفائقة إلى النصف، لاحظ الباحثون وجود حالة عزل «موت» Mott ذات سلوك كوري-وايس للمغناطيسية الحديدية المضادة، كما هو متوقع من نموذج «هوبارد» في نظام تفاعل قوي.

وتشير تجربة الباحثين إلى أنه عند ملء الفجوة إلى ما فوق النصف، لوحظ حدوث تحول طوري كمي محتمل من حالة مغناطيسية حديدية مضادة إلى حالة مغناطيسية حديدية ضعيفة عند معاملات ملء تقارب الـ0.6. تُرَسِّخ نتائج الباحثين نظام حالة صلبة جديدة مبنية على شبيكات فائقة متموجة، يمكن استخدامها في محاكاة المشكلات في فيزياء الارتباط القوي، التي توصّفها نماذج «هوبارد» ذات الشبيكات ثلاثية الزوايا.