天然雙層石墨烯內發現新奇量子效應
科技日報北京8月16日電 (記者劉霞)由德國哥廷根大學領導的一個國際研究團隊在最新一期《自然》zazhishangfabiaolunwencheng,tamenzaiduitianranshuangcengshimoxikaizhandegaojingduyanjiuzhong,faxianlexinqideliangzixiaoying,bingconglilunshangduiqijinxinglejieshi。zheyixitongzhibeijiandan,weizaihezihebutongxiangzhijiandexianghuzuoyongtigonglexinjianjie,youzhuyulijiesuoshejideguocheng,cujinliangzijisuanjidefazhan。
2004nian,liangweiyingguokexuejiayongyizhongfeichangjiandandeshiyanfangfacongshimozhongbolichushimopian,bingjiezhuteshujiaodaidedaojinyouyicengtanyuanzigouchengdeshimoxi。shimoxishiqiangduzuigaodecailiaozhiyi,juyouhenhaoderenxing、超(chao)強(qiang)導(dao)熱(re)性(xing)與(yu)導(dao)電(dian)性(xing),應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)十(shi)分(fen)廣(guang)闊(kuo)。如(ru)果(guo)將(jiang)兩(liang)層(ceng)石(shi)墨(mo)烯(xi)彼(bi)此(ci)以(yi)特(te)定(ding)的(de)角(jiao)度(du)偏(pian)轉(zhuan),所(suo)得(de)到(dao)的(de)係(xi)統(tong)甚(shen)至(zhi)會(hui)表(biao)現(xian)出(chu)超(chao)導(dao)性(xing)和(he)其(qi)他(ta)激(ji)發(fa)量(liang)子(zi)效(xiao)應(ying),如(ru)磁(ci)性(xing)。但(dan)迄(qi)今(jin)為(wei)止(zhi),很(hen)難(nan)製(zhi)備(bei)出(chu)這(zhe)種(zhong)偏(pian)轉(zhuan)的(de)雙(shuang)層(ceng)石(shi)墨(mo)烯(xi)。
在(zai)最(zui)新(xin)研(yan)究(jiu)中(zhong),科(ke)學(xue)家(jia)們(men)使(shi)用(yong)了(le)天(tian)然(ran)形(xing)成(cheng)的(de)雙(shuang)層(ceng)石(shi)墨(mo)烯(xi)。他(ta)們(men)首(shou)先(xian)使(shi)用(yong)簡(jian)單(dan)的(de)膠(jiao)帶(dai)從(cong)一(yi)塊(kuai)石(shi)墨(mo)中(zhong)分(fen)離(li)出(chu)石(shi)墨(mo)烯(xi)樣(yang)品(pin)。為(wei)觀(guan)察(cha)量(liang)子(zi)力(li)學(xue)效(xiao)應(ying),施(shi)加(jia)了(le)垂(chui)直(zhi)於(yu)樣(yang)品(pin)的(de)高(gao)電(dian)場(chang)。他(ta)們(men)發(fa)現(xian),所(suo)得(de)到(dao)係(xi)統(tong)的(de)電(dian)子(zi)結(jie)構(gou)發(fa)生(sheng)了(le)變(bian)化(hua),且(qie)擁(yong)有(you)類(lei)似(si)能(neng)量(liang)的(de)電(dian)荷(he)載(zai)流(liu)子(zi)出(chu)現(xian)強(qiang)烈(lie)的(de)累(lei)積(ji)效(xiao)應(ying)。
研究進一步發現,在略高於絕對零度(-273.15℃)下xia,石shi墨mo烯xi中zhong的de電dian子zi可ke相xiang互hu作zuo用yong,出chu現xian了le各ge種zhong意yi想xiang不bu到dao且qie複fu雜za的de量liang子zi相xiang。如ru相xiang互hu作zuo用yong導dao致zhi電dian子zi自zi旋xuan對dui齊qi,使shi材cai料liao在zai沒mei有you施shi加jia外wai部bu影ying響xiang的de情qing況kuang下xia具ju有you磁ci性xing。通tong過guo改gai變bian電dian場chang,研yan究jiu人ren員yuan也ye能neng不bu斷duan改gai變bian雙shuang層ceng石shi墨mo烯xi中zhong載zai流liu子zi相xiang互hu作zuo用yong的de強qiang度du。此ci外wai,電dian子zi運yun動dong的de自zi由you度du在zai特te定ding條tiao件jian下xia會hui受shou限xian,形xing成cheng電dian子zi晶jing格ge,且qie由you於yu相xiang互hu排pai斥chi作zuo用yong,不bu再zai有you助zhu於yu傳chuan輸shu電dian荷he,導dao致zhi係xi統tong對dui電dian絕jue緣yuan。
哥廷根大學物理係托馬斯·韋(wei)茨(ci)教(jiao)授(shou)表(biao)示(shi),新(xin)係(xi)統(tong)的(de)主(zhu)要(yao)優(you)勢(shi)之(zhi)一(yi)在(zai)於(yu)材(cai)料(liao)製(zhi)備(bei)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan),研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)不(bu)需(xu)要(yao)像(xiang)以(yi)前(qian)那(na)樣(yang)在(zai)高(gao)溫(wen)下(xia)才(cai)能(neng)獲(huo)得(de)所(suo)需(xu)結(jie)果(guo),可(ke)用(yong)於(yu)進(jin)一(yi)步(bu)研(yan)究(jiu)各(ge)種(zhong)量(liang)子(zi)態(tai)及(ji)量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)機(ji)等(deng)。
總編輯圈點
雙(shuang)層(ceng)石(shi)墨(mo)烯(xi)是(shi)由(you)兩(liang)層(ceng)以(yi)六(liu)角(jiao)形(xing)蜂(feng)巢(chao)結(jie)構(gou)周(zhou)期(qi)性(xing)緊(jin)密(mi)堆(dui)積(ji)的(de)碳(tan)原(yuan)子(zi)以(yi)不(bu)同(tong)堆(dui)垛(duo)方(fang)式(shi)構(gou)成(cheng)的(de)一(yi)種(zhong)二(er)維(wei)碳(tan)材(cai)料(liao)。查(zha)閱(yue)資(zi)料(liao)可(ke)以(yi)發(fa)現(xian),科(ke)研(yan)人(ren)員(yuan)已(yi)在(zai)它(ta)身(shen)上(shang)做(zuo)了(le)不(bu)少(shao)研(yan)究(jiu)。他(ta)們(men)在(zai)雙(shuang)層(ceng)石(shi)墨(mo)烯(xi)中(zhong)發(fa)現(xian)了(le)量(liang)子(zi)反(fan)常(chang)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying);發現偏轉雙層石墨烯可在低溫下實現超導。這次,又是一篇關於雙層石墨烯的《自然》論文——在略高於絕對零度的條件下,石墨烯的電子出現了出人意料的複雜的量子相。看樣子,雙層石墨烯確實是種“寶藏”材料,人們總可以從不同角度挖掘出驚喜。
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