連發(fā) 曹原再獲重大突破連發(fā)兩項(xiàng)成果，四層“魔角”扭曲石墨烯誕生( 二 ) https://p.ssl.img.36

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研究把一片石墨烯放在另一片石墨烯上，類似于把保鮮膜放在保鮮膜上，此時(shí)你也會想到會有褶皺，兩層膜會有一點(diǎn)扭曲，有些沒有那么扭曲，就像研究人員在石墨烯中所看到的那樣。研究發(fā)現(xiàn)，與扭曲變化較多的結(jié)構(gòu)相比，扭曲變化范圍較窄的結(jié)構(gòu)具有更明顯的奇異物理特性，如超導(dǎo)電性。中國學(xué)者、麻省理工學(xué)院博士生曹原說：現(xiàn)在我們可以直接看到這些局部的扭曲變化，研究如何設(shè)計(jì)扭曲角度的變化來實(shí)現(xiàn)設(shè)備中的不同量子相位是很有趣的。

可調(diào)諧物理

在過去的兩年里，曹原等研究人員對石墨烯和其他材料的不同搭配進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，看看以特定的角度扭曲它們是否會帶來奇異的物理行為，如果擴(kuò)大結(jié)構(gòu)，以抵消不是兩層，而是四層石墨烯，“魔角”石墨烯的迷人物理學(xué)是否會站得住腳。自從石墨烯在近15年前被發(fā)現(xiàn)以來，關(guān)于其性質(zhì)的大量信息已經(jīng)被披露，不僅是作為一張薄膜，而且還在多層中堆疊和排列（即一種類似于在石墨或鉛筆芯中發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)）。

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雙層石墨烯（彼此成0度角的兩層）是一個(gè)現(xiàn)在研究人員非常了解其性質(zhì)的系統(tǒng)，理論計(jì)算表明，在雙層頂部的雙層結(jié)構(gòu)中，有趣的物理發(fā)生角度范圍更大。因此，這種類型的結(jié)構(gòu)在制造器件方面可能更適合。部分受到這一理論可能性的啟發(fā)，研究人員制造了一種新的魔角結(jié)構(gòu)，將一個(gè)石墨烯雙層與另一個(gè)雙層偏移1.1度。然后，將這種新的“雙層”扭曲結(jié)構(gòu)連接到電池上，施加電壓，并測量當(dāng)將該結(jié)構(gòu)置于各種條件下（如磁場和垂直電場）時(shí)流過的電流。

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就像由兩層石墨烯制成的“魔角”結(jié)構(gòu)一樣，這種新的四層石墨烯結(jié)構(gòu)顯示出一種奇異的絕緣行為。但獨(dú)一無二的是，研究人員能夠通過電場上下調(diào)這種絕緣性，這是雙層魔角石墨烯不可能做到的。中國學(xué)者、麻省理工學(xué)院博士生曹原說：這個(gè)系統(tǒng)是高度可調(diào)諧的，這意味著我們有很大的“控制力”，這將能讓我們研究用單層“魔角”石墨烯無法理解的東西。現(xiàn)在還處于該領(lǐng)域的早期階段，就目前而言，物理界仍對其現(xiàn)象著迷。

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博科園｜研究/來自：麻省理工學(xué)院
研究發(fā)表期刊《自然》
DOI:10.1038/s41586-020-2255-3
DOI:10.1038/s41586-020-2260-6
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