通過高級(jí)光源（ALS），將在堆疊石墨烯層之間以“魔角”相互偏移的與奇異電子態(tài)相關(guān)的平帶結(jié)構(gòu)可視化。這項(xiàng)工作證實(shí)了理論預(yù)測(cè)，并討論了一種新的柔性試驗(yàn)臺(tái)，以研究導(dǎo)致拓?fù)湎辔缓统瑢?dǎo)電性的相關(guān)效應(yīng)。
石墨烯由一片碳原子層組成，形成一個(gè)類似鐵絲網(wǎng)的六邊形晶格。石墨烯的許多令人著迷的特性之一是其極高的電子遷移率。系統(tǒng)中的電荷載流子就像是無質(zhì)量的，這是由線性（錐形）電子帶結(jié)構(gòu)展現(xiàn)的一種狀態(tài)。
當(dāng)兩個(gè)石墨烯層堆疊在一起時(shí)，通過層間耦合和軌道混合來改變電子帶，形成拋物線帶結(jié)構(gòu)。通過兩層間引入一個(gè)小轉(zhuǎn)角來調(diào)節(jié)材料的性能是可以實(shí)現(xiàn)的。由于偏移六邊形晶格之間的不匹配，這個(gè)扭曲產(chǎn)生一個(gè)莫爾圖案超晶格，這也會(huì)影響取決于扭曲角度的電子特性。
理論上認(rèn)為，在1°（魔法角）的扭轉(zhuǎn)角度下，扭曲雙層石墨烯（tBLG）將在電荷中性點(diǎn)附近（上下帶相遇）附近展現(xiàn)扁平電子帶。這種扁平電子帶結(jié)構(gòu)的一個(gè)含義是高密度的狀態(tài)，眾所周知它為涉及強(qiáng)（相關(guān)）電子相互作用的新出現(xiàn)的電子相提供了平臺(tái)。例如，魔角tBLG可以同時(shí)擁有強(qiáng)相關(guān)的絕緣態(tài)和超導(dǎo)態(tài)，這些態(tài)可以通過使用外加的柵電壓在材料中摻雜載流子來控制。
總的來說，魔角tBLG在低溫下表現(xiàn)出豐富的相圖，促成用相對(duì)簡單的系統(tǒng)研究奇異現(xiàn)象諸如：非常規(guī)超導(dǎo)性、拓?fù)湎唷④壍来艑W(xué)成為希望。盡管平帶色散的含意已經(jīng)被廣泛報(bào)道，但魔角tBLG中的平帶以前從未在實(shí)驗(yàn)中被直接觀察到。
nanoARPES-spectrum
在這項(xiàng)工作中，研究人員在ALS Beamline 7.0.2（MAESTRO）上使用納米聚焦角分辨光電子能譜（nanoARPES）來探測(cè)tBLG樣品，尋找用其他方法很難解決的平坦帶的證據(jù)。此外，納米arpes光束線的高空間分辨率對(duì)于微米級(jí)的有效樣品面積以及已知的tBLG樣品中出現(xiàn)的扭曲角的不均勻性和局部變化至關(guān)重要。在納米arpes實(shí)驗(yàn)之后，通過測(cè)量掃描阻抗微波顯微鏡（sMIM）成像的moiré超晶格的周期性來驗(yàn)證樣品的魔角扭轉(zhuǎn)。
測(cè)試結(jié)果表明，在室溫下近電荷中性點(diǎn)附近的魔角tBLG中存在預(yù)測(cè)的平坦帶。特別是，這些測(cè)試結(jié)果提供了直接的證據(jù)，證明了觀察到的奇異現(xiàn)象是由與莫爾幾何相關(guān)的局域電子態(tài)引起的。將來的工作將涉及到范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中moiré超晶格誘導(dǎo)的其他平帶結(jié)構(gòu)的詳細(xì)的納米顆粒研究，包括觀察由原位靜電門控誘導(dǎo)的不同摻雜水平的電子行為。總的來說，MAESTRO公司的納米級(jí)功能所能實(shí)現(xiàn)的直接可視化，應(yīng)該可以幫助研究人員對(duì)基于云紋的物理，或者說“扭曲電子技術(shù)”，在魔度tBLG和其他材料中獲得更定量的理解。
消息來源---The grphene council
