扭曲的二维材料实验发现电子的集体行为( 二 ) 该校领导的研究团队报告称

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扭曲的双层石墨烯装置的光学显微图像。（图片来源：MatthewYankowitz）
杨科维茨表示：“在这些情况下，描述单个电子的行为已经失去了意义，有意义的是所有的电子一起做什么。 ”
华盛顿大学物理系的博士生、前清洁能源研究所的研究员、领导作者何明浩（音译：MinhaoHe）表示：“这就像一个挤满人的房间，任何一个人的行为变化都会引起其他人的类似变化。 ”
【扭曲的二维材料实验发现电子的集体行为】量子物理学可以解释这些关联特性，并且因为堆叠的双层石墨烯具有高于每平方厘米10^12（或者说一兆）个电子的密度，大量电子表现出集体行为。
团队设法在他们的实验装置中解开这些关联状态背后的秘密。在仅高于绝对零度几度的温度下，团队发现他们将系统“调谐”成一种关联的绝缘态，系统在这种状态下是不导电的。在这些绝缘态附近，团队发现了许多高度导电的状态，看起来非常像超导状态。
尽管近期其他的团队报告过这些状态，这些特征的起因仍然是个谜。但是华盛顿大学的研究找到了可能的解释。他们发现，这些状态似乎是由电子的量子力学特性：“自旋”（一种角动量）所引起的。在关联绝缘态附近的区域，他们发现所有的电子自发对齐地自旋。这可能表明，在靠近表现出关联绝缘态的区域附近，一种铁磁性（不是超导性）的形式正在出现，但是需要额外的实验来验证这一点。
价值
这些发现是开展二维材料实验时许多惊喜发现中的最新案例。
徐教授表示：“我们在这方面研究中所做的大部分工作，就是尝试创造、理解并控制新兴的电子状态，这些状态要么是关联的，要么是拓扑的，要么二者兼备。未来对于这些状态，我们有许多工作可以做，例如量子计算、新的能量采集装置，或者新型传感器。坦白地说，我们只有尝试以后才能知道。 ”
与此同时，堆叠、双层以及扭转角有望继续产生新的影响。
关键词
石墨烯、量子、自旋
参考资料
【1】MinhaoHe,YuhaoLi,JiaqiCai,YangLiu,K.Watanabe,T.Taniguchi,XiaodongXu,MatthewYankowitz.Symmetrybreakingintwisteddoublebilayergraphene.NaturePhysics,2020;DOI:10.1038/s41567-020-1030-6
【2】https://www.washington.edu/news/2020/10/06/2d-materials-electron-collective/