曼彻斯特团队协助优化二维晶体的“扭曲电子学”

发布日期:2025-07-06 09:39:41 阅读:9

曼彻斯特团队协助微调二维晶体的“扭曲电子学”

曼彻斯特大学领导的国际研究团队揭示了一种突破性方法,可以实现自主机器人控制,从而精确微调由堆叠在超晶格结构中的原子薄二维材料层之间的“扭曲”,这是一种有望改变技术并实现超导电子学的先驱性设备。该团队由曼彻斯特大学的Artem Mishchenko教授领导,开发了一种新颖的技术,用于实现van der Waals异质结构中分层的二维材料的原位动态旋转和操作——这种纳米尺度装置具有令人振奋和不寻常的物理特性。扭曲角度的调节控制了二维材料的拓扑和电子相互作用,这样的过程被称为“扭曲电子学”,是近年来物理学中崛起的一个研究课题。这项由曼彻斯特领导的新研究于12月4日星期五发表在《科学进展》杂志上。“我们的技术使得扭曲的van der Waals异质结构具有可调的光学、力学和电子特性。”这项研究的主要作者Yaping Yang解释道。杨还补充说:“例如,这种技术可以用于自主机器人操作二维晶体,以构建van der Waals超晶格,实现精确的定位、旋转和操作二维材料,制备具有所需扭转角度的材料,从而微调van der Waals材料的电子和量子性质。”将二维晶体相对于彼此扭转会形成一种莫尔斯图案,其中原始二维晶体的晶格形成了一个超晶格。这种超晶格可以完全改变系统中电子的行为,导致观察到许多新颖现象,包括强电子相关性、分形量子霍尔效应和超导。研究小组通过成功制备石墨烯与六方硼氮上下封装层完美对齐的异质结构,即“白石墨烯”,在两个界面创建双莫尔超晶格来展示了这种技术。该技术通过在目标二维晶体上施加聚合物抗蚀斑点和聚合物凝胶操作器进行介入,可以精确而动态地控制二维材料的旋转和定位。相较于其他二维材料的操作技术,这种原位扭曲技术是非破坏性的,可以操作任意厚度的晶片。通过使用这种技术,研究人员成功地将硼氮/石墨烯/硼氮异质结构中的2D层旋转,实现了所有层之间的完美对齐。这种具有完美石墨烯和硼氮对齐的异质结构展示了该操作技术在扭曲电子学中的潜力。

曼彻斯特团队协助优化二维晶体的“扭曲电子学”

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