曼彻斯特科学家在地球上最古老的材料之一中捕捉到了霍夫斯塔德蝴蝶
曼彻斯特大学国家石墨研究所的研究人员重新审视了地球上最古老的材料之一 - 石墨，并发现了几十年来一直逃避研究领域的新物理。尽管天然石墨完全由排列成蜂窝状的碳原子层组成，但其复杂程度远远超出人们的想象。这些原子层堆叠在一起的方式可能导致不同类型的石墨，具有连续原子平面不同的堆叠顺序。
绝大多数天然形成的石墨具有六角形堆叠，使其成为地球上最“普通”的材料之一。石墨晶体的结构是一种重复的模式。这种模式在晶体表面被破坏，导致所谓的“表面态”，这些表面态就像波一样随着深入晶体而慢慢消失。然而，如何调节石墨中的表面状态，仍不为人们所理解。范德华尔斯技术和扭曲电子技术（将两个2D晶体以扭曲角度堆叠在一起，可在其界面形成moire图案来调节所得结构的性质）是2D材料研究的两个主要领域。现在，由阿尔捷姆·米什琴科教授带领的NGI研究团队，利用moire图案来调节石墨的表面状态，宛如一个万花筒，随着旋转透镜，揭示了石墨背后的新奇物理学。特别是，米什琴科教授将扭曲技术扩展到三维石墨，并发现moire位势不仅修改石墨的表面状态，还影响整个石墨晶体的电子光谱。这项研究发表在《自然》最新一期上，研究了通过晶体对接合成的六角硼氮化物产生的体积六角石墨中moire图案的影响。最吸引人的结果是观察到石墨中表面态和体态的二维混合，这表现为一种新型分形量子霍夫斯塔德蝴蝶效应。
曼彻斯特大学的阿尔捷姆·米什琴科已经发现了石墨中的二维混合量子霍夫斯塔德效应，他说：“石墨催生了著名的石墨烯，但人们通常不会对这种‘古老’材料感兴趣。即使在过去几年里，我们对具有不同堆叠和对齐顺序的石墨累积了大量知识，我们仍然发现石墨是一个非常有吸引力的系统 - 还有很多待探索的东西。”这个团队正在继续进行石墨研究，以更好地了解这种令人惊奇的材料。
