Quanten-Fraktal 'Hofstadters Schmetterling' in realem Material beobachtet

Wissenschaftler der Princeton University haben erstmals das Quanten-Fraktal-Muster, bekannt als "Hofstadters Schmetterling", direkt in einem realen Material beobachtet. Diese Entdeckung, die durch das Stapeln und Verdrehen von Kohlenstoffatomlagen zur Erzeugung eines Moiré-Musters ermöglicht wurde, bestätigt eine Vorhersage aus dem Jahr 1976 über die Energieniveaus von Elektronen in zweidimensionalen Kristallen unter einem Magnetfeld. Der Name "Schmetterling" rührt von der Ähnlichkeit des Musters mit Schmetterlingsflügeln her, wenn es gegen Energie und Magnetfeld aufgetragen wird. Das Team unter der Leitung von Ali Yazdani verwendete ein Rastertunnelmikroskop (STM), um die Moiré-Kristalle abzubilden und die Energieniveaus der Elektronen zu untersuchen. Obwohl es sich anfänglich um einen zufälligen Fund während der Supraleitungsforschung handelte, bietet die Beobachtung neue Einblicke in die Elektronenwechselwirkungen innerhalb von Quanten-Fraktalen. Kevin Nuckolls, Co-Autor der Studie, betonte die entscheidende Rolle des STM als direkte Energiesonde. Obwohl unmittelbare praktische Anwendungen nicht ersichtlich sind, verbessert die Forschung das Verständnis der Grundlagenphysik und könnte zukünftige Studien über Quantenmaterialien beeinflussen.