麻省理工發(fā)現(xiàn)“扭曲”的石墨烯在“神奇的角度”變得更加怪異
據(jù)外媒報(bào)道,石墨烯通常被稱為“神奇材料 ”--因其具有超薄、超強(qiáng)及一些奇怪的電學(xué)特性。麻省理工學(xué)院的研究人員之前發(fā)現(xiàn),在“扭曲”的石墨烯結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了一種特別奇怪的圖案,現(xiàn)在他們對(duì)它進(jìn)行了更仔細(xì)的研究,發(fā)現(xiàn)它的層數(shù)越多,效果越好。
石墨烯是由是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。這使得它們?cè)诠δ苌鲜嵌S的,因?yàn)橥ㄟ^它們移動(dòng)的電子只能向前/向后和側(cè)向移動(dòng),而不能在上面和下面互相移動(dòng)。這使得石墨烯的導(dǎo)電性能非常好。 當(dāng)石墨烯層疊加在一起時(shí),它們的電學(xué)特性就會(huì)發(fā)生變化。而在2018年,麻省理工學(xué)院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),當(dāng)其中兩層石墨烯層稍稍歪斜地堆疊在一起時(shí),會(huì)發(fā)生一些不可思議的事情。通過將頂層扭曲到1.1度的 "魔力角",雙層結(jié)構(gòu)可以在成為電絕緣體和超導(dǎo)體之間突然發(fā)生轉(zhuǎn)變。 在兩項(xiàng)新的研究中,同一團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)對(duì)這些扭曲的雙層石墨烯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了更仔細(xì)的研究。在第一項(xiàng)研究中,該團(tuán)隊(duì)測(cè)試了不同角度的影響,使用一種精確到可以測(cè)量到0.002度的角度差異的掃描技術(shù)。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),當(dāng)角度范圍卡在接近1.1度時(shí),奇怪的絕緣和超導(dǎo)特性更加明顯。這些效應(yīng)似乎在角度范圍較大的堆棧中會(huì)減弱。 “這是第一次對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行映射,看看在器件中的特定區(qū)域的扭曲角是什么,”該研究的作者Pablo Jarillo-Herrero說!岸椅覀兛吹,你可以有一點(diǎn)點(diǎn)的變化,仍然可以顯示出超導(dǎo)和其他奇特的物理現(xiàn)象,但不能太多。我們現(xiàn)在已經(jīng)確定了你能有多少扭曲變化,以及有太多的扭曲變化會(huì)產(chǎn)生什么降解效應(yīng)。” 在第二項(xiàng)研究中,研究人員進(jìn)行了更多層的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)他們將四層石墨烯堆疊在一起,并將其扭曲到神奇的角度時(shí),結(jié)構(gòu)就像兩層的版本一樣,變成了絕緣體。但這一次,研究小組能夠利用電場(chǎng)來微調(diào)絕緣能力,這在以前是不可能實(shí)現(xiàn)的。 這項(xiàng)工作仍處于早期階段,但該團(tuán)隊(duì)表示,最終這些扭曲的石墨烯系統(tǒng)可以制造出一些不尋常的電子設(shè)備。 這兩篇論文均發(fā)表在《自然》雜志上。 相關(guān)鏈接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2255-3 關(guān)鍵詞: 石墨烯
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