新的转折在石墨烯材料科学家气冲冲的

之后科学家们排长队去产生单个原子层石墨烯看起来奇怪,叠加起来是现在在这个领域最令人兴奋的领域。然而,最近的一些最引人注目的结果在石墨烯的研究来自加入两种单一层的石墨烯在精确控制‘魔法’的角度。到底发生了什么仍然是一些研究人员正在努力应对,但石墨烯的能力,一个杰出的指挥家,绝缘体,然后一直到超导体材料科学家了。

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艾伦·麦克唐纳,德克萨斯大学奥斯汀分校

在石墨烯的许多特殊的性质,也许最奇怪是能够进行电子仿佛无质量粒子以一个恒定的速度,不管他们的能量。在单层石墨烯,这大约是10⁶m / s -在大多数半导体的许多倍。这不仅解释了石墨烯的非凡的电迁移:这也保证了电子的能量主要是动力,电子之间的相互作用能轻微的修正。这未必是真的,不过,在较低的速度。

在2000年代初,一些实验和理论论文发表证明与捻角之间的双层石墨烯层电子速度较小,和仍然有较小的扭转角接近零。2010年,智利费德里科•圣玛丽亚技术大学的研究人员预测,在一个偏移量约1.5°角速度会减少为零。¹独立,德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员到达1.1°。²当速度趋于零电子电子之间的相互作用,产生决定性影响的凝聚态理论解释道艾伦·麦克唐纳德克萨斯大学奥斯汀分校。这意味着系统将有望,行话,强烈相关,由交互关联不同的电子的运动。“强烈的相关性在各种特殊材料,但麦克唐纳和他的同事拉菲Bistritzer避免做出预测。我相信会发生一些有趣的事情,但不确定会是什么——我们没有可靠的预测工具当相关性强。”

一个神奇的数字

几个实验团体试图意识到麦当劳的预测。其中一个是由巴勃罗Jarillo-Herrero麻省理工学院(MIT)。“理论家在我们社区预测很多东西,”他说。“有时他们被证明是正确的,有时他们没有。组的测试系统的想法裂开的石墨烯薄片石墨之前使用聚合物捡起一片,旋转1.1°——被称为“魔法角”——叠加在另一个之上。

2018年,该集团公布了他们的研究结果在两篇论文。^3、4在一个,他们观察到相关绝缘子状态温度低于4 k时乐队通常负责导电石墨烯到底装了电子。当两个晶格略有彼此旋转,它创建了一个周期性结构称为莫阿超晶格的六边形进出阶段和相应的周期性调制的能带结构。研究人员认为绝缘状态在有利的网站本地化的电子在莫尔条纹。

通过保持温度低于1.7 k和喂养电子进或出结构,研究人员发现他们可以产生一个电子,或者hole-doped超导体,分别。“我们预期可能由于相关性绝缘状态。我们知道超导可能发生但我们没有考虑,这是一个惊喜,”Jarillo-Herrero说。麦克唐纳被麻省理工学院实验也很高兴。这是最美妙的事情,可能已经找到,当然不是我们能料想到,”他说。

超导石墨烯

voltage-induced过渡之间的绝缘和超导状态提出了一个有趣的可能性。的系统是超导场效应晶体管和有许多应用程序,人们可能会喜欢这样一个设备,如超导量子计算机,“Jarillo-Herrero解释道。”即使在经典计算机,通过功耗浪费了多少能量,它可能有利于降温你所有的电子使其超导。”

许多研究人员也希望材料可以帮助他们更好地理解传统磷族元素化物等高温超导体和铜酸盐。除了在极端的压力下,这些材料任何超导体的临界温度最高,与当前记录站在138 k。⁵然而,尽管这些超导体已经知道自1986年以来,科学家们仍然没有明确的理论导致了超导,使得它很难优化它们。”领域的一个挑战是,如果你想改变什么像兴奋剂或晶格常数,你要合成一个全新化合物,”解释道科里迪安哥伦比亚大学的。“然后赶上什么问题你变了。”

澳门万博公司超导在扭曲的双层石墨烯的特点,如电子之间的明显强大的约束力和接近一个绝缘状态,使许多科学家认为机制负责高温超导铜酸盐和磷族元素化物也可能在扭曲的双层石墨烯在工作。然而,扭曲的双层石墨烯可以掺杂只需施加一个电压。此外,院长和他的同事们最近证明,可以增加相互作用能,从而改变魔法角使用压力挤压石墨烯影响更紧密地联系在一起。我们可以从超导金属绝缘状态在宽的温度和大场范围没有变化的成分,”他解释说。”,让我们真正理解修改的问题更容易处理。⁶

有趣的事情确实见过,现在世界各地的研究小组参与扭曲的双层石墨烯,在创造性的组合与自身或其他二维材料。'如果我们有室温超导体,人类是一个大问题——尤其是绿色能源,”麦克唐纳说。“这就是最大的希望。相当的领域可能会是不确定的。“我不着急,现在,我们享受着物理、“Jarillo-Herrero说。“30或40年,通常是戏剧性的新知识,但我相信在某种程度上我的工程同事将试图接管,看他们是否可以开发应用程序,这是自然的方式随着科学技术不断发展。