作者:张梦然 来源:科技日报 发布时间:2023/11/8 10:11:29
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铅笔芯巧变电子“黄金”

 

科技日报北京11月7日电 (记者张梦然)美国麻省理工学院物理学家通过分离按特定顺序堆叠的5层超薄石墨烯薄片,将石墨或铅笔芯变成了“黄金材料”,通过调整所得材料,可使其表现出在天然石墨中从未见过的3种重要特性。研究成果发表在《自然·纳米技术》杂志上。

石墨由碳组成,而石墨烯是排列成六边形的单层碳原子。石墨烯自大约20年前分离出来以后,一直是深入研究的焦点。此前研究人员发现,堆叠单片石墨烯,并将它们以微小角度扭转,可以赋予材料从超导到磁性等新特性。

新研究则发现,按一定顺序排列的5层石墨烯,可让材料内部移动的电子相互通信,这种电子关联现象堪比“魔力”,该材料表现出的特性堪称电子领域“黄金材料”。研究人员将分离出的材料称为5层菱面体堆叠石墨烯,其厚度仅为十亿分之几米。分离该材料的关键是散射型扫描近场光学显微镜,它可快速且相对便宜地确定材料的各种重要特性。

团队将电极连接到一个由氮化硼“面包”组成的小三明治结构上,再用不同的电压来调整系统。结果,他们发现电子数量会出现3种不同的变化,导致这种材料可能是绝缘的、磁性的或拓扑的。

研究人员解释说,从本质上讲,拓扑材料允许电子在材料边缘不受阻碍地运动,但不能穿过中间。电子沿着材料边缘的“高速公路”朝一个方向行进,该“高速公路”被构成材料中心的中线隔开。因此拓扑材料的边缘是完美导体,而中心是绝缘体。

这一成果为研究强相关、拓扑物理等新领域开辟了道路。

(原标题:按特定顺序堆叠五层石墨烯 铅笔芯巧变电子“黄金”

 
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