石墨烯自從2010年靠膠帶拿下諾貝爾物理學獎（劃重點，物理）后，迅速的成為了科研界、工業界的寵兒。廣大的科研打工人曾笑言：思路不清晰，摻點石墨烯。投稿不順暢，涂點鈣鈦礦。
但不可否認的是，石墨烯（由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料），由于具有優異的光學、電學、力學特性，在物理學、材料學、生物醫藥、能源等方面具有廣泛的應用前景。2020年，曹原扭曲石墨烯的橫空出世，解開了石墨烯的超導魔力，更是進一步體現了石墨烯是一種未來革命性的材料。
現在大家比較了解石墨烯及其部分應用。其實，石墨是人們發現比較早的礦物，后又有人造石墨，應用廣泛。石墨分子是碳原子按六角蜂巢型排列，形成石墨片。單層石墨片就是石墨烯。
北京時間2023年7月19日晚23時，Nature雜志在線發表了3篇與石墨（烯）相關的重磅論文，石墨（烯）再次王者歸來！
Part1：石墨中莫爾表面態和體態的混合
范德華組裝通常通過使用莫爾超晶格在晶格上疊加長波長周期性勢來實現二維 (2D) 材料中的電子態設計。這種扭轉電子學方法產生了許多以前未描述過的物理現象，包括扭轉雙層石墨烯中的強相關性和超導性、共振激子、過渡金屬硫族化物莫爾結構中的電荷排序和維格納結晶以及霍夫施塔特的蝴蝶光譜和石墨烯超晶格中的布朗-扎克量子振蕩。此外，雙電子學已被用來改變范德華晶體之間界面的近表面態。
鑒于此，南京航空航天大學殷俊教授與英國曼徹斯特大學Vladimir I. Fal’ko、Artem Mishchenko教授合作指出：三維晶體（例如石墨）中的電子態可以通過與另一種晶體（即晶體學排列的六方氮化硼）界面處出現的超晶格勢來調節。這種排列導致了近表面態產生的幾次利夫希茨躍遷和布朗-扎克振蕩，而在高磁場中，霍夫施塔特蝴蝶的分形態深入到石墨塊中。該工作展示了一種使用二維扭轉電子學方法控制三維光譜的方法。
Part 2: 扭曲石墨薄膜的混合維莫爾條紋系統
幾十年來，科學家們一直在探索二維材料改變世界的潛力。二維材料只有單層原子厚。在它們內部，像電子這樣的亞原子粒子只能在二維中移動。這種簡單的限制可以觸發不尋常的電子行為，使材料具有“奇異”的特性，例如奇異形式的磁性、超導性和電子之間的其他集體行為——所有這些都可以在計算、通信、能源和其他領域發揮作用。
但研究人員普遍認為這些奇特的二維特性僅存在于單層片材或短堆疊中。這些材料的所謂“塊狀”版本——具有更復雜的 3D 原子結構——應該表現不同。
美國華盛頓大學Matthew Yankowitz教授課題組對通過在薄的塊狀石墨晶體頂部稍微旋轉單層石墨烯片而構建的雙門器件進行傳輸測量。他們發現莫爾勢改變了整個塊狀石墨薄膜的電子特性。在零磁場和小磁場中，傳輸是由門可調節的莫爾條紋和石墨表面態以及對門控不響應的共存半金屬體態的組合來介導的。在高場下，由于石墨兩個最低朗道帶的獨特性質，莫爾勢與石墨體態混合。這些朗道帶有助于形成單一的準二維混合結構，其中莫爾條紋和塊狀石墨態不可避免地混合在一起。本文的研究結果表明，扭曲石墨烯-石墨是第一種新型混合維莫爾材料中。
Part 3: 可調諧莫爾準晶中的超導性和強相互作用
準晶體中的電子態通常無法進行布洛赫描述，這使得它們令人著迷且神秘。由于準晶的復雜性和稀缺性，相對于周期性和非晶結構，準晶的研究還不夠充分。
麻省理工學院的Pablo Jarillo-Herrero教授（曹原的博士導師）課題組介紹了一種新型的高度可調諧準晶體，可以輕松地由周期性組件組裝而成。通過以兩種不同的扭轉角度扭轉三層石墨烯，形成了兩種互不相稱的莫爾圖案。與許多常見的原子級準晶體相比，該系統中的準周期性是在幾納米的莫爾長度尺度上定義的。這種“莫爾準晶體”使研究人員能夠在低能量的類周期狀態和高能量的強準周期狀態之間調節化學勢，從而調節電子系統，后者具有大密度的弱色散態。值得注意的是，在準周期狀態下，作者在味道對稱性破壞相變附近觀察到超導性，后者表明電子相互作用在該狀態下發揮著重要作用。具有原位可調諧性的未來系統中相互作用現象的普遍存在不僅對于準周期系統的研究有用，而且還可以為相關周期性莫爾晶體中的電子排序提供見解。作者預計，通過改變層數和扭轉角以及使用不同的二維組件，將該平臺擴展到設計準晶體，將產生一個新的量子材料系列，以研究強相互作用準晶體的特性。
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