曼彻斯特大学国家石墨烯研究所(NGI)的研究人员重新审视了地球上最古老的材料之一——石墨，并发现了数十年来该领域一直未能发现的新物理学。

尽管天然石墨完全由呈蜂窝状排列的碳原子层组成，但天然石墨并不像人们想象的那么简单。这些原子层彼此堆叠的方式可以产生不同类型的石墨，其特征是连续原子平面的不同堆叠顺序。

大多数天然石墨具有六边形堆积，使其成为地球上最“普通”的材料之一。石墨晶体的结构是重复的图案。这种模式在晶体表面被破坏，并导致所谓的“表面状态”，它就像波浪一样，当您深入晶体时会慢慢消失。但如何调节石墨的表面状态目前尚不清楚。

范德华技术和扭转电子学(以扭转角度堆叠两个二维晶体，​​以在很大程度上调整所得结构的性能，因为在它们的界面处形成莫尔图案)是二维材料研究的两个领先领域。现在，由ArtemMishchenko教授领导的NGI研究团队采用莫尔图案来调整石墨的表面状态，让人想起旋转镜头时图像不断变化的万花筒，揭示了石墨背后非凡的新物理原理。

特别是，Mishchenko教授将扭转电子学技术扩展到三维石墨，发现莫尔势不仅改变了石墨的表面状态，而且还影响了整个石墨晶体的电子能谱。就像众所周知的《公主和豌豆》的故事一样，公主透过二十个床垫和二十张鸭绒床感觉到了豌豆。就石墨而言，对齐界面处的莫尔电势可以穿透40多个原子石墨层。

这项研究发表在最新一期的《自然》杂志上，研究了通过与六方氮化硼进行晶体排列而产生的块状六方石墨中莫尔图案的影响。最令人着迷的结果是观察到石墨中表面态和体态的2.5维混合，这表现为一种新型的分形量子霍尔效应——2.5维霍夫施塔特蝴蝶。

曼彻斯特大学的ArtemMishchenko教授已经发现了石墨中的2.5维量子霍尔效应，他说：“石墨催生了著名的石墨烯，但人们通常对这种‘古老’材料不感兴趣。而现在，即使我们在过去几年中积累了对不同堆叠和排列顺序石墨的知识，我们仍然发现石墨是一个非常有吸引力的系统——还有很多东西有待探索。”

该论文的主要作者之一CiaranMullan补充道：“我们的工作为通过双电子学控制2D和3D材料的电子特性开辟了新的可能性。”

国家石墨烯研究所所长、物理与天文学系理论物理学家VladimirFal'ko教授补充道：“石墨中不寻常的2.5D量子霍尔效应是由于两种量子物理教科书现象(朗道量子化)之间的相互作用而产生的。强磁场和量子限制，导致另一种新型量子效应。”

该团队现在正在进行石墨研究，以更好地了解这种令人惊讶的有趣材料。

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：石墨材料教授