天然雙層石墨烯內發現新奇量子效應
科技日報北京8月16日電 (記者劉霞)由德國哥廷根大學領導的一個國際研究團隊在最新一期《自然》雜(za)誌(zhi)上(shang)發(fa)表(biao)論(lun)文(wen)稱(cheng),他(ta)們(men)在(zai)對(dui)天(tian)然(ran)雙(shuang)層(ceng)石(shi)墨(mo)烯(xi)開(kai)展(zhan)的(de)高(gao)精(jing)度(du)研(yan)究(jiu)中(zhong),發(fa)現(xian)了(le)新(xin)奇(qi)的(de)量(liang)子(zi)效(xiao)應(ying),並(bing)從(cong)理(li)論(lun)上(shang)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)了(le)解(jie)釋(shi)。這(zhe)一(yi)係(xi)統(tong)製(zhi)備(bei)簡(jian)單(dan),為(wei)載(zai)荷(he)子(zi)和(he)不(bu)同(tong)相(xiang)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)提(ti)供(gong)了(le)新(xin)見(jian)解(jie),有(you)助(zhu)於(yu)理(li)解(jie)所(suo)涉(she)及(ji)的(de)過(guo)程(cheng),促(cu)進(jin)量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)發(fa)展(zhan)。
2004nian,liangweiyingguokexuejiayongyizhongfeichangjiandandeshiyanfangfacongshimozhongbolichushimopian,bingjiezhuteshujiaodaidedaojinyouyicengtanyuanzigouchengdeshimoxi。shimoxishiqiangduzuigaodecailiaozhiyi,juyouhenhaoderenxing、超chao強qiang導dao熱re性xing與yu導dao電dian性xing,應ying用yong前qian景jing十shi分fen廣guang闊kuo。如ru果guo將jiang兩liang層ceng石shi墨mo烯xi彼bi此ci以yi特te定ding的de角jiao度du偏pian轉zhuan,所suo得de到dao的de係xi統tong甚shen至zhi會hui表biao現xian出chu超chao導dao性xing和he其qi他ta激ji發fa量liang子zi效xiao應ying,如ru磁ci性xing。但dan迄qi今jin為wei止zhi,很hen難nan製zhi備bei出chu這zhe種zhong偏pian轉zhuan的de雙shuang層ceng石shi墨mo烯xi。
在zai最zui新xin研yan究jiu中zhong,科ke學xue家jia們men使shi用yong了le天tian然ran形xing成cheng的de雙shuang層ceng石shi墨mo烯xi。他ta們men首shou先xian使shi用yong簡jian單dan的de膠jiao帶dai從cong一yi塊kuai石shi墨mo中zhong分fen離li出chu石shi墨mo烯xi樣yang品pin。為wei觀guan察cha量liang子zi力li學xue效xiao應ying,施shi加jia了le垂chui直zhi於yu樣yang品pin的de高gao電dian場chang。他ta們men發fa現xian,所suo得de到dao係xi統tong的de電dian子zi結jie構gou發fa生sheng了le變bian化hua,且qie擁yong有you類lei似si能neng量liang的de電dian荷he載zai流liu子zi出chu現xian強qiang烈lie的de累lei積ji效xiao應ying。
研究進一步發現,在略高於絕對零度(-273.15℃)下xia,石shi墨mo烯xi中zhong的de電dian子zi可ke相xiang互hu作zuo用yong,出chu現xian了le各ge種zhong意yi想xiang不bu到dao且qie複fu雜za的de量liang子zi相xiang。如ru相xiang互hu作zuo用yong導dao致zhi電dian子zi自zi旋xuan對dui齊qi,使shi材cai料liao在zai沒mei有you施shi加jia外wai部bu影ying響xiang的de情qing況kuang下xia具ju有you磁ci性xing。通tong過guo改gai變bian電dian場chang,研yan究jiu人ren員yuan也ye能neng不bu斷duan改gai變bian雙shuang層ceng石shi墨mo烯xi中zhong載zai流liu子zi相xiang互hu作zuo用yong的de強qiang度du。此ci外wai,電dian子zi運yun動dong的de自zi由you度du在zai特te定ding條tiao件jian下xia會hui受shou限xian,形xing成cheng電dian子zi晶jing格ge,且qie由you於yu相xiang互hu排pai斥chi作zuo用yong,不bu再zai有you助zhu於yu傳chuan輸shu電dian荷he,導dao致zhi係xi統tong對dui電dian絕jue緣yuan。
哥廷根大學物理係托馬斯·韋wei茨ci教jiao授shou表biao示shi,新xin係xi統tong的de主zhu要yao優you勢shi之zhi一yi在zai於yu材cai料liao製zhi備bei非fei常chang簡jian單dan,研yan究jiu人ren員yuan不bu需xu要yao像xiang以yi前qian那na樣yang在zai高gao溫wen下xia才cai能neng獲huo得de所suo需xu結jie果guo,可ke用yong於yu進jin一yi步bu研yan究jiu各ge種zhong量liang子zi態tai及ji量liang子zi計ji算suan機ji等deng。
總編輯圈點
雙shuang層ceng石shi墨mo烯xi是shi由you兩liang層ceng以yi六liu角jiao形xing蜂feng巢chao結jie構gou周zhou期qi性xing緊jin密mi堆dui積ji的de碳tan原yuan子zi以yi不bu同tong堆dui垛duo方fang式shi構gou成cheng的de一yi種zhong二er維wei碳tan材cai料liao。查zha閱yue資zi料liao可ke以yi發fa現xian,科ke研yan人ren員yuan已yi在zai它ta身shen上shang做zuo了le不bu少shao研yan究jiu。他ta們men在zai雙shuang層ceng石shi墨mo烯xi中zhong發fa現xian了le量liang子zi反fan常chang霍huo爾er效xiao應ying;發現偏轉雙層石墨烯可在低溫下實現超導。這次,又是一篇關於雙層石墨烯的《自然》論文——在略高於絕對零度的條件下,石墨烯的電子出現了出人意料的複雜的量子相。看樣子,雙層石墨烯確實是種“寶藏”材料,人們總可以從不同角度挖掘出驚喜。
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