研究人员直接拍摄了魔角扭曲的石墨烯片

在麻省理工学院的研究人员发现石墨烯叠层片的“魔角”后震惊了物理世界仅仅一年多了，加州理工学院的研究人员使用扫描隧道显微镜直接观察和研究了这种材料，该显微镜可以对原子的电子特性进行成像。长度尺度。

理解“魔角” - 堆叠石墨烯之间的特定取向，产生特殊的电性能 - 可以为实现室温超导体的梦想铺平道路，室温超导体可以在产生零热量的同时传输巨大的电流。

但首先：魔角是什么?假设您取两片石墨烯 - 单原子厚的碳原子晶格 - 并在另一层上面铺一层以形成双层材料，然后将其中一块石墨烯扭转以使它们的方向相互转移。随着取向的改变，双层材料的电子特性将随之发生变化。在2018年初，麻省理工学院的研究人员发现，在某一方向(相对扭曲约1.1度)，双层材料出人意料地变成超导，而且超导特性可以用电场控制。他们的发现开启了一个新的研究领域，研究魔角定向石墨烯，被称为“twistronics”。

加州理工学院的工程师和物理学家通过生成魔角扭曲石墨烯的原子结构和电子特性的图像，在此基础上发现了这一发现，通过提供更直接的研究方法，对这一现象产生了新的认识。关于他们工作的论文于8月5日发表在Nature Physics杂志上。

“这使得寿衣回归到了双轴电路上，”加州理工学院的Stevan Nadj-Perge说道，他是该论文的通讯作者，也是工程和应用科学部应用物理和材料科学的助理教授。

对魔角的研究需要极高的精度才能使两片石墨烯以正确的角度对齐。这样做的旧技术需要将石墨烯嵌入绝缘材料中，这具有防止直接研究样品的不利副作用。相反，研究人员不得不使用探测石墨烯样品的间接方法 - 例如，通过测量电子如何流过它。Nadj-Perge及其同事开发了一种创建魔角扭曲石墨烯样品的新方法，该方法可用于非常精确地对齐两片石墨烯，同时使其暴露以供直接观察。

使用这种技术，研究人员可以在魔角处了解更多关于材料的电子特性，并研究当扭转角度远离魔法值时这些属性如何变化。他们的工作提供了几个关键的见解，将指导未来的理论建模和实验，包括观察电子相关性在电荷中性点附近发挥重要作用 - 双层电子中性的角度。

“以前，人们认为相关效应在电荷中性中并不起主要作用，”Nadj-Perge说。“对这样的样本进行更仔细，更详细的检查可以帮助我们解释为什么魔角附近存在奇异的电子效应。一旦我们知道了，我们就可以为它的有用应用铺平道路，甚至可能导致室温超导性有一天。“

该论文的标题是“在魔角附近的扭曲双层石墨烯中的电子相关性”。