微型二維材料調(diào)控平臺面世
為研究“魔角”石墨烯、量子技術(shù)等提供工具
美國和日本科學(xué)家開發(fā)出全球首個基於微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的二維(2D)材料原位轉(zhuǎn)角調(diào)控平臺。這個指甲大小的平臺名為“MEGA2D”,具備高度靈活性和精確度,可通過電壓精確控制2D材料的間距、旋轉(zhuǎn)等。相關(guān)論文發(fā)表於最新一期《自然》雜志。
加州大學(xué)伯克利分??茖W(xué)家認(rèn)為,這項研究擴(kuò)展了科學(xué)家操控低維量子材料的能力,也為研究新型2D和3D混合結(jié)構(gòu)鋪平了道路,在凝聚態(tài)物理、量子技術(shù)等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。
2018年,《自然》雜志刊發(fā)的一篇論文指出,當(dāng)兩層平行石墨烯之間的扭轉(zhuǎn)角度達(dá)到約1.1°的“魔角”時,就能“變身”為超導(dǎo)體。這一發(fā)現(xiàn)讓人們對新量子技術(shù)滿懷期待,“轉(zhuǎn)角電子學(xué)”應(yīng)運(yùn)而生。
然而,要想透徹研究扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象,必須制備數(shù)十到數(shù)百種不同配置的轉(zhuǎn)角石墨烯結(jié)構(gòu),這一過程費時費力。而且,對兩片單層原子進(jìn)行連續(xù)動態(tài)轉(zhuǎn)角調(diào)控也很難實現(xiàn)。此次團(tuán)隊開發(fā)出的MEGA2D平臺有望克服這些難題。
使用MEGA2D平臺,團(tuán)隊借助少量樣品,對轉(zhuǎn)角六方氮化硼(石墨烯的近親)的多種特性進(jìn)行了研究,並測量了范德華力。在此基礎(chǔ)上,他們發(fā)現(xiàn)了該結(jié)構(gòu)非線性光學(xué)性質(zhì)內(nèi)的“漩渦”。研究人員說,這些漩渦類似於“半斯格明子”。斯格明子是一種拓?fù)錅?zhǔn)粒子,存在於一些磁性材料內(nèi),人們從未想到會在非線性光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)。
研究團(tuán)隊表示,除用於轉(zhuǎn)角電子學(xué)領(lǐng)域外,MEGA2D平臺也可用於可調(diào)諧集成光源和量子計算等領(lǐng)域。他們還希望借助該平臺,厘清扭轉(zhuǎn)石墨烯和其他范德華材料的秘密,並催生新的發(fā)現(xiàn)。范德華材料是由多個單層2D材料通過范德華力組裝而成的材料。
(記者劉霞)
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