作者:哥伦比亚大学Ellen Neff
扭曲双层石墨烯样品的两幅200纳米宽的光谱图像
左边描绘的是云纹材料的三角形网格，它具有三重对称性，可以在任何方向旋转120度，而不会改变图像
第二张照片是在不同的能量下拍摄的，现在只能旋转180度
条纹的出现反映了这种旋转对称性的破坏，并表明了向列相
信用:卡门·卢比奥-维尔杜 尽管在过去的几年里，双层石墨烯的扭曲薄片已经得到了广泛的研究，但是仍然有一些问题没有解决，那就是它的相图——系统不同的未受干扰的基态
卡门·卢比奥-维尔杜和他的同事们在《自然物理学》上发表文章，发现了一个新的谜题:电子向列相
首先在另一种称为液晶的物质状态中描述，当材料中的粒子打破原本对称的结构并沿着同一轴松散地相互定向时，就会出现向列相
这种现象是电视和电脑显示器中普遍使用的液晶显示器的基础
在电子向列相，所讨论的粒子是电子，其在材料中的行为和排列可以影响该材料在不同方向传导电流的能力
“数据是惊人的，”合著者拉斐尔·费尔南德斯说，他是明尼苏达大学的理论物理学家，在哥伦比亚大学当博士后时遇到了资深作者阿沛·帕苏帕西
“你可以清楚地看到对称性被打破了
" 他解释说，打破对称性通常会产生新的量子效应
扭曲的双层石墨烯通常具有三重对称性——无论你将它的图像旋转120度，它都保持不变
使用扫描隧道显微镜和光谱学来记录单个原子的电子特性，Rubio-verdu和她的同事记录了不同电压下扭曲的石墨烯
“我们看到的是条纹，”她说——这些是电子重新排列，破坏了样品的对称性，即使下面的原子晶格保持不变
在这个观察到的向列相，图像现在只能翻转180度
“这些相是由电子-电子相互作用产生的，”玛丽·斯科多夫斯卡-居里行动研究员卢比奥-维尔杜说，她研究莫尔材料中的电子相，如带有帕苏帕西的扭曲石墨烯
“发现像这样的新阶段令人兴奋，因为它增加了我们对石墨烯基系统的整体理解
" 先前的实验表明，扭曲的石墨烯中存在这样一种相关的电子相，但尚不清楚这是否实际上是扭曲材料上应变的结果
Rubio-Verdú解释说，应变还可以诱导电子四处移动，但这是一种机械效应，而不是电子效应
在这个实验中，研究小组使用了一个扭曲的石墨烯样本，这个样本相对较大，但应变极低——只有0
03%
卢比奥-维尔杜说:“我们看到的是数百纳米，这种效应持续存在。”
这是一个真实的电子向列相
" 理论上，这种相可以存在于任何石墨烯基材料中
在未来的工作中，该团队计划探索向列相如何影响扭曲双层石墨烯传导电流的能力
了解扭曲石墨烯等云纹材料的全套电子行为，或许有一天会帮助物理学家更好地理解另一个量子相——超导，即电流在零电阻材料中流动
然而，这一阶段目前发生在非常低的温度下——即使是用于磁共振成像机等设备的所谓高温超导体，也必须保持在零下100华氏度
卢比奥-维尔杜说，虽然像扭曲石墨烯这样的云纹材料是在接近-450华氏度的温度下研究的，但它们与高温超导体有相似之处，比如依赖电子掺杂的超导和绝缘状态
这个领域仍然在问关于莫尔材料本质的基本问题，但是在扭曲的双层石墨烯中发现电子向列相只是这个难题的又一部分
费尔南德斯说:“我们在另一类化合物中发现了电子杀线虫作用。”
“随着人们正在想出各种不同的方法来扭曲不同的层，我们现在想知道什么是常见的和健壮的
"
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