2020年10月13日
自从15年前发现石墨烯以来，研究人员一直在全球范围内展开一场解开其独特性质的竞赛。石墨烯是一种排列在六边形晶格中的单原子厚的碳片，它不仅是人类已知的最强、最薄的材料，还是热和电的优良导体。
现在，哥伦比亚大学(Columbia University)和华盛顿大学(University of Washington)的一组研究人员发现，在三层石墨烯结构中，可以出现各种奇异的电子状态，包括一种罕见的磁性形式。
这些发现发表在10月12日出版的一篇文章中自然物理学．
这项工作的灵感来自最近对石墨烯扭曲单层或扭曲双层的研究，其中包括两张或四张薄片。这些材料被发欧洲杯足球竞彩现含有一系列不同寻常的电子态，这些电子态是由电子之间的强相互作用驱动的。
“我们想知道如果将石墨烯单层和双层将Billayers组合成扭曲的三层系统，”哥伦比亚大学物理学教授、该论文的资深作者之一科里·迪恩(Cory Dean)说。“我们发现改变石墨烯层的数量赋予这些复合材料，以前没有看到过一些令人兴奋的新属性。”欧洲杯足球竞彩
除院长，助理教授Matthew Yankoyitz和徐义教授在华盛顿大学物理与材料科学与工程部门，是工作中的高级作者。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球哥伦比亚研究生Shaowen Chen和华盛顿大学研究生Minhao他是本文的联合主导作者。
为了进行实验，研究人员将单层石墨烯堆叠在双层片材上并扭曲它们约1度。在绝对零的温度下几度，团队观察了一系列绝缘状态 - 这不会通过电子之间的强烈相互作用而导致电力。他们还发现，这些状态可以通过在石墨烯片上施加电场来控制。
“我们了解到，外加电场的方向很重要，”扬科维茨说，他也是迪安小组的前博士后研究员。
当研究人员将电场指向单层石墨烯薄片时，该系统类似于扭曲的双层石墨烯。但当他们翻转电场方向，将其指向双层石墨烯薄片时，它模拟了扭曲的双层石墨烯——四层结构。
该团队还在系统中发现了新的磁力状态。与传统的磁铁不同，通过称为电子的量子力学性能驱动“旋转，”他们观察到，在该研究小组的三层结构中，电子的集体旋转运动是磁力的基础。
最近，其他研究人员在氮化硼晶体上的各种石墨烯结构中发现了这种形式的磁性。该团队现在已经证明，它也可以在一个完全由石墨烯构建的更简单的系统中观察到。
“纯碳没有磁性，”yankoyitz说。“值得注意的是，我们可以通过将三张石墨烯片以正确的扭曲角度排列来设计这种特性。”
除了磁性之外，该研究还发现了结构中的拓扑迹象。类似于在绳索中绑定不同类型的结，材料的拓扑特性可能导致新的信息存储形式，这“可以是量子计算或新型节能数据存储应用程序的平台”徐说。
目前，他们正在研究实验，以进一步了解他们在这个平台中发现的新州的基本属性．“这只是个开始，”yankoyitz说。
这项研究中,“扭曲单层-双层石墨烯的电可调谐相关和拓扑状态”，由美国能源部(DOE)、科学和基础能源科学办公室资助的能源前沿研究中心可编程量子材料(Programmab欧洲杯足球竞彩le Quantum Materials)支持开发。欧洲杯线上买球
来源：http://www.columbia.edu/