来自材料牛
2023年7月19日，曼彻斯特大学物理与天文系Artem Mishchenko教授团队在石墨研究中再次取得重大进展，相关结果发表在最新一期Nature [1]杂志上。
范德华异质结和魔角石墨烯是二维材料研究中两个如火如荼的领域。通过将具有特异性能的二维材料组装成异质结，或者将石墨烯以特定的角度堆叠而形成莫尔超晶格，研究人员在这些体系中发现了不计其数超乎我们预期的新现象和新物理，也因此极大推动了这两个领域在近年来的迅速发展。Mishchenko教授团队巧妙利用这两大利器：将范德华技术从二维体系应用到三维石墨体系中，并利用石墨与六方氮化硼界面的莫尔超晶格来调控石墨中如万花筒般随掺杂状态不断变化的表面态，揭示石墨体系中不同寻常的新物理。
该团队研究发现，莫尔势能对石墨的调控不仅局限于表面态，而是会贯穿整个石墨块体，影响其整体的电子性能。这有些类似于豌豆公主的故事，隔着20床床垫和羽绒被，豌豆公主依然可以感受到一小颗豌豆带来的不适。在石墨中，界面处的莫尔势能够透过40余原子层而调控整个石墨内部的电子性能。这项工作深入研究了六方石墨在与六方氮化硼产生的莫尔超晶格对其性能的影响。其中非常重大的发现是观察到在石墨中，介于二维和三维之间，2.5维度表面态和本征态的混合，这一混合通过一种新型的分形量子霍尔效应(fractal quantum Hall effect)展示出来，可以称之为2.5维度的Hofstadter蝴蝶。
该工作开启了将扭角二维体系扩展到三维体系的先河，为调控这些材料的电子输运性能提供了新机遇。
