近日，中国科学技术大学教授张增明、乔振华、秦维等人组成的联合团队自主研发了一种适用于极高压力的范德华异质结量子输运测量技术，并以石墨烯/六方氮化硼莫尔超晶格为平台，验证了通过压力可大幅增强莫尔势，首次观测到理论预言的“三级能隙”。这一成果为利用压力调控莫尔电子能带、探索新奇关联物态开辟了全新的研究范式。
莫尔超晶格为构筑和调控关联量子物态提供了理想平台。传统上，科学家主要通过改变转角来调节莫尔周期性，但器件制备完成后转角便固定下来，难以实现动态调控。静水压作为一种“洁净”的原位调控手段，可以在不改变莫尔周期的情况下连续调节层间耦合，从而有效调控莫尔能带结构。然而，此前的相关量子输运研究受限于技术瓶颈，压力通常无法超过3吉帕，远未达到探索莫尔体系丰富物理现象所需的压力区间。
为突破这一限制，研究团队开发了创新的金刚石对顶砧高压量子输运测量技术，实现在9吉帕的极端压力下对莫尔器件的高精度测量。该工作以精准转角对齐的石墨烯/六方氮化硼异质结为研究对象。实验发现，随着压力增大，器件的主能隙增大了近一倍，同时第一莫尔价带的带宽被显著压窄，表明压力有效增强了莫尔势。当压力超过6.4吉帕时，研究人员首次在实验上观测到了一个在常压下不存在的三级能隙。理论计算也完美复现了实验结果，并揭示了该能隙的打开与压力下增强的原子弛豫效应密切相关。
研究人员介绍，该技术有望被推广到转角双层石墨烯、过渡金属硫化物等其他莫尔体系中，从而在更广阔的参数空间内探索和发现非常规超导、拓扑量子态等新奇的关联与拓扑现象。
该研究的相关成果已在线发表于《Physical Review Letters》中。（DOI: https://doi.org/10.1103/xs5j-hp3p）
