日本理化学研究所的物理学家证明,磁场可以在扭曲的石墨烯层中设计出平带,为奇异的物理学创造一个新的游乐场。
石墨烯的奇异性质(六边形晶格中的单层碳原子)现已得到充分证实。电子可以像没有质量一样有效地穿过石墨烯。这对于制造具有超越硅的功能的电子设备来说是一个令人兴奋的前景。
但当两层或多层石墨烯结合在一起时,事情会变得更加奇怪。
每当将两片具有重复图案的石墨烯叠放在一起时,其中一片旋转时就会出现更大的图案。两层石墨烯也呈现出这种所谓的莫尔条纹。
这会导致性质发生巨大变化。例如,在特定的扭曲角度下,通过调整电子数,双层石墨烯可以表现出相关绝缘体的行为以及超导性。
现在,日本理化学研究所跨学科理论与数学科学部 (iTHEMS) 的 Ching-Kai Chiu 和 Congcong Le 及其同事证明,通过利用空间变化的磁场,扭转双层石墨烯可以成为奇异物理学更丰富的游乐场。他们的研究发表在《物理评论快报》上。
石墨烯独特的能带结构使其具有特殊的电子特性。“石墨烯因具有能带结构而闻名,在某些点上电子的能量和动量呈线性关系,” Chiu 解释道。
以一定角度扭转两层石墨烯会改变这些能带。“在扭转的双层石墨烯中,在某些‘神奇’扭转角度下,这些能带会演变成平能带,因为层间耦合被调整到了正确的位置,”Chiu 说。