按下按钮制造新材料 快速发展的石墨烯和原子薄材料科学技术取得了新的进展，曼彻斯特大学的新研究也进一步推动了这一领域。这项发表在《科学》杂志上的研究显示，只需施加一个磁场，就能实现各种不同的电子性质 - 也就是说，可以简单地实现新材料。材料内部的电子移动方式与真空中的自由电子有很大不同：它们的性质受到形成晶格的离子电势的强烈影响。这种相互作用改变了电子的质量，并使材料变成金属、半导体或绝缘体，这取决于具体的原子结构。这提供了我们所知道和使用的各种材料性质。早些时候，曼彻斯特大学的研究人员已经找到了一种方法，通过在某种电子材料（在本例中是石墨烯）上面放置另一种晶体 - 六角硼氮化物，来创造具有定制电子性质的新材料。现在他们展示了如何通过简单调节施加的磁场来创造一系列不同的电子材料。在这种材料组合中，硼氮化物原子为石墨烯电子创造一个被称为超晶格的周期图案。这样的超晶格以周期图案的长度尺度为特征，而施加的磁场强度则可以用所谓的磁通量来计算，磁通量是磁场的基本单位。每当磁通量的一个整数分数穿过由基本超晶格给定的区域时，就会达到匹配条件。在这些特殊的磁场值时，研究人员观察到电子开始沿着直线运动，就好像不存在磁场一样。这与我们熟知的电子在磁场中必须沿着弯曲轨道（被称为回旋轨道）移动的行为形成鲜明对比。作为这些从直线到曲线轨道的变化并在许多匹配条件下再发生时的结果，研究人员发现了石墨烯超晶格中的电导率振荡。所有之前在磁场中已知的振荡都需要低温，通常等于氦变成液体时的温度。相反，这些新的振荡在非常高的温度下被观测到，远高于室温。曼彻斯特大学物理学诺贝尔奖得主、领导实验工作的安德烈·盖姆爵士表示：“振荡的量子效应总是代表了我们对材料性质的理解里程碑。 他们是极其罕见的。 自第一次发现新型量子振荡以来已经有超过30年了。”他补充道：“我们的振荡因其在易于接触的磁场下出现以及环境条件下非常稳健而脱颖而出。”这项工作中令人瞩目的另一方面是，石墨烯超晶格先前已经用于研究所谓的霍夫斯塔德蝴蝶，即电子结构随着磁场的微小变化。这些变化展示了一种迷人的分形结构。提供了在这项工作中提供理论支持的国家石墨烯研究所所长弗拉季米尔·法尔科评论：“我们的工作有助于使霍夫斯塔德蝴蝶变得不再神秘起来。霍夫斯塔德蝴蝶谱的复杂分形结构可以被理解为磁场中创造的新金属序列中的简单朗道量子化。” 继续阅读”.
