二維材料內電子強關聯證據首現
來自美國麻省理工學院(MIT)的科研人員在最新一期《科學》zazhishangzhuanwenzhichu,tamenshoucizhijietancedaoerweicailiaoneidianzizhijiandeqiangguanlianzuoyong,erqieceliangchulezhezhongpaichilidedaxiao。zuixinyanjiuyouwangbangzhukexuejiashejichuqiyidegongnengcailiao,birufeichangguichaodaotideng。
近年來,物理學家發現,包括“魔角”石墨烯等在內的一些二維材料可以根據施加的電壓改變電子狀態,從金屬“變身”為絕緣體甚至超導體。盡管促使這種材料“變身”的潛在物理機製仍是未解之謎,但物理學家們懷疑與“電子關聯”——兩liang個ge帶dai負fu電dian荷he電dian子zi之zhi間jian的de相xiang互hu作zuo用yong有you關guan。這zhe種zhong排pai斥chi力li對dui大da多duo數shu材cai料liao的de性xing質zhi幾ji乎hu沒mei有you影ying響xiang,但dan可ke能neng是shi影ying響xiang二er維wei材cai料liao性xing質zhi的de主zhu要yao原yuan因yin。了le解jie電dian子zi關guan聯lian如ru何he改gai變bian電dian子zi狀zhuang態tai,可ke以yi幫bang助zhu科ke學xue家jia設she計ji出chu奇qi異yi的de功gong能neng材cai料liao(如非常規超導體)。
現在研究人員首次揭示了一種名為ABC三層石墨烯的二維材料內電子關聯的直接證據,最新研究主要作者、MIT助理教授鞠龍(音譯)說:“更好地理解超導性背後的物理學,將使我們設計出能改變世界的設備,從零損耗能量傳輸到磁懸浮列車等。”
ABC三層石墨烯類似於研究更深入的魔角雙層石墨烯(由六邊形排列的碳原子晶格製成)。在最新研究中,鞠龍團隊首先合成了ABC三層石墨烯樣品,創造出帶有能阱的超晶格,隨後使用自己開發的獨特光學技術確認這種材料確實擁有一個“平帶”結構——qijiansuoyoudianzidenengliangjihuxiangtong,tamenrenweizhengshizheyijiegouyingxianglecailiaodexingzhi。ranhoutamenshaoweitiaodidianya,shijinggezhongmeigejingzhongzhiyouyigedianzi。zaizhezhong“半填充”狀態下,材料被視為莫特絕緣體(一種奇特的物質狀態),材(cai)料(liao)應(ying)該(gai)能(neng)像(xiang)金(jin)屬(shu)一(yi)樣(yang)導(dao)電(dian),但(dan)表(biao)現(xian)為(wei)絕(jue)緣(yuan)體(ti)。在(zai)此(ci)過(guo)程(cheng)中(zhong),他(ta)們(men)首(shou)次(ci)直(zhi)接(jie)檢(jian)測(ce)到(dao)這(zhe)種(zhong)特(te)定(ding)莫(mo)特(te)超(chao)晶(jing)格(ge)材(cai)料(liao)中(zhong)的(de)電(dian)子(zi)關(guan)聯(lian),並(bing)測(ce)量(liang)其(qi)強(qiang)度(du)約(yue)為(wei)20毫電子伏。結果表明,強電子關聯是這種特殊二維材料的物理基礎。
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