麻省理工发现“扭曲”的石墨烯在“神奇的角度”变得更加怪异

据外媒报道，石墨烯通常被称为“神奇材料 ”--因其具有超薄、超强及一些奇怪的电学特性。麻省理工学院的研究人员之前发现，在“扭曲”的石墨烯结构中出现了一种特别奇怪的图案，现在他们对它进行了更仔细的研究，发现它的层数越多，效果越好。

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石墨烯是由是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。这使得它们在功能上是二维的，因为通过它们移动的电子只能向前/向后和侧向移动，而不能在上面和下面互相移动。这使得石墨烯的导电性能非常好。

当石墨烯层叠加在一起时，它们的电学特性就会发生变化。而在2018年，麻省理工学院的一个团队发现，当其中两层石墨烯层稍稍歪斜地堆叠在一起时，会发生一些不可思议的事情。通过将顶层扭曲到1.1度的 "魔力角"，双层结构可以在成为电绝缘体和超导体之间突然发生转变。

在两项新的研究中，同一团队现在已经对这些扭曲的双层石墨烯结构进行了更仔细的研究。在第一项研究中，该团队测试了不同角度的影响，使用一种精确到可以测量到0.002度的角度差异的扫描技术。该团队发现，当角度范围卡在接近1.1度时，奇怪的绝缘和超导特性更加明显。这些效应似乎在角度范围较大的堆栈中会减弱。

“这是第一次对整个结构进行映射，看看在器件中的特定区域的扭曲角是什么，”该研究的作者Pablo Jarillo-Herrero说。“而且我们看到，你可以有一点点的变化，仍然可以显示出超导和其他奇特的物理现象，但不能太多。我们现在已经确定了你能有多少扭曲变化，以及有太多的扭曲变化会产生什么降解效应。”

在第二项研究中，研究人员进行了更多层的实验。当他们将四层石墨烯堆叠在一起，并将其扭曲到神奇的角度时，结构就像两层的版本一样，变成了绝缘体。但这一次，研究小组能够利用电场来微调绝缘能力，这在以前是不可能实现的。

这项工作仍处于早期阶段，但该团队表示，最终这些扭曲的石墨烯系统可以制造出一些不寻常的电子设备。

这两篇论文均发表在《自然》杂志上。

相关链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2255-3

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