魔角石墨烯，是以1.08°轉角堆疊形成的雙層石墨烯，具有一系列新奇的強關聯物性，如非常規超導、莫特絕緣態、磁性等。這些現象與其獨特的電子結構——費米能處的平帶緊密相關，因此，平帶的研究及調控是理解魔角石墨烯中強關聯物性的重要基礎。
基本介紹
- 中文名：魔角石墨烯
- 發現時間：2018年
研究簡史,套用領域,
研究簡史
2018年，魔角石墨烯被人類發現，因其超導電性和強關聯電子特性成為國際凝聚態物理研究的熱點。
2024年12月11日晚，國際學術期刊《自然》發表了上海科技大學物質科學與技術學院拓撲物理實驗室陳宇林—陳成團隊的相關研究成果。該團隊利用納米角分辨光電子能譜（nano—arpes）技術，發現了超導魔角石墨烯中顯著的谷間—電聲子耦合效應，並確定了相應的聲子模式。上海科技大學陳宇林—陳成團隊利用nano-arpes技術（上海光源s2線站以及美國先進光源maestro線站），對雙層轉角石墨烯的電子結構進行了系統表征。在超導魔角石墨烯的電子能譜中首次發現了新奇的平帶複製現象，並且平帶與複製帶之間具有固定的能量間隔（150mev）；而在非超導的魔角石墨烯（由其與氮化硼襯底相互作用導致）或者不超導的非魔角石墨烯中，均未觀察到類似現象。實驗結果結合理論計算分析表明，這些平帶複製現象來源於超導魔角石墨烯中平帶電子與具有150mev能量的谷間聲子強耦合。而系統的實驗結果進一步表明，該電聲子耦合與轉角石墨烯中的超導電性高度相關。
魔角石墨烯中存在的多種新奇電子態及其複雜的相互作用吸引科學家們開展了大量實驗和理論研究，但對其精細的電子結構，特別是對其超導現象起源的理解，截至2024年12月仍未有定論。
套用領域
因魔角石墨烯超導電性和強關聯電子特性成為國際凝聚態物理研究的熱點。其超導性來源於雙層轉角石墨烯在“魔角”條件下的平展能帶，這極大增強了電子的相互作用，為研究莫特絕緣態、高溫超導等強關聯電子體系提供了新平台。此外，魔角石墨烯中還存在獨特的量子反常霍爾效應拓撲態，為實現拓撲超導等奇異量子態提供了可能。這一基礎研究的成果具有潛在的量子計算套用價值。
