石墨烯已经证明自己是一种奇怪而美妙的材料许多不同的方式,但当它扭曲时,它的特性会变得更加不寻常和异国情调? 两项新研究让科学家们更加仔细地观察了这一有趣的现象。
当两片以稍微不同的角度放在一起,所得材料要么非常有效地导电,要么非常有效地阻止导电。 它被称为“魔角”扭曲石墨烯,更多地了解这种现象发生的方式和原因可能会导致高温超导体和。
现在,科学家们首次以非常高的分辨率绘制出完整的扭曲石墨烯结构。 他们还能够让“石墨烯扭转电子学”与四层石墨烯以及两层石墨烯一起工作。
两片石墨烯以一定角度堆叠在一起的插图。 (何塞·路易斯·奥利瓦雷斯/麻省理工学院)
“这两项研究旨在更好地理解魔角扭转电子设备令人困惑的物理行为,”物理学家曹元说,来自麻省理工学院。
“一旦理解,物理学家相信这些设备可以帮助设计和制造新一代高温超导体、用于量子信息处理的拓扑设备和低能量技术。”
为了构建层状、扭曲石墨烯的高分辨率图,研究人员使用了一种称为扫描纳米 SQUID(超导量子干涉装置)的新技术,该技术能够感知纳米尺度的磁场。 这就像能够看到一个苹果及其在地平线上的角度? 我们在这里谈论的是相当详细的细节。
利用扫描纳米 SQUID 方法获得的读数,该团队能够对两个石墨烯层的多种不同扭转角进行实验,发现 1.1 度的“神奇”扭转角最适合绝缘或。
当两个石墨烯纸张以稍微未对齐的角度堆叠在一起这个角度会产生一个梯度来感应电流吗? 它有点像两层塑料薄膜彼此叠在一起。 然而,科学家观察到,变化范围越广,物理变化就越不剧烈。
“这是第一次对整个设备进行绘制,以了解设备中给定区域的扭转角度是多少,”物理学家巴勃罗·贾里洛-埃雷罗说,来自麻省理工学院。 “我们看到,你可以有一点点变化,但仍然表现出超导性和其他奇异的物理现象,但不能太多。”
“我们现在已经描述了可以有多少扭曲变化,以及太多的退化效应是什么。”
了解这些变化及其产生的影响,使科学家有机会在未来创造改进的扭曲石墨烯结构。 这同样适用于了解石墨烯如何与自身或与其他材料堆叠成更多层。
事实证明,当以相同的 1.1 度角度扭曲时,四层石墨烯具有与两层石墨烯相同的奇异特性。 然而,对于四层,科学家们可以使用电场微调绝缘层? 仅两层是不可能实现的。
该领域的研究才刚刚开始,但能够快速重新调整分层石墨烯片可能会在物理和材料科学中产生各种应用。 准备好在未来听到更多关于这方面的信息。
“这个领域还处于早期阶段,”贾里洛-埃雷罗说。 “目前,物理学界仍然对它的现象着迷。”
“人们幻想我们可以制造什么类型的设备,但意识到现在还为时过早,我们对这些系统还有很多东西需要了解。”