艾丽卡·K
宾夕法尼亚大学布罗克迈尔 对精心设计的衬底的描述，它使沉积的石墨烯片产生波纹
这种扭曲产生的电流只存在于纳米带结构的一侧
贷方:phong冯 自从石墨烯在21世纪初首次被分离和表征以来，研究人员一直在探索使用这种原子级薄纳米材料的方法，因为它具有独特的性能，如高拉伸强度和导电性
近年来，由两片石墨烯扭曲成特定“神奇”角度制成的扭曲双层石墨烯已被证明具有超导性，这意味着它可以在电阻很小的情况下导电
然而，使用这种方法制造器件仍然具有挑战性，因为制造扭曲双层石墨烯的产量很低
现在，一项新的研究显示了单层石墨烯的图案化周期性变形如何将其转化为具有以前在扭曲的石墨烯双层中看到的电子特性的材料
这个系统在边界上还有一些意想不到的有趣的导电态
通过更好地理解当单层石墨烯受到周期性应变时如何产生独特的性质，这项工作有可能在未来创造量子设备，如轨道磁体和超导体
这项发表在《物理评论快报》上的研究是由宾夕法尼亚大学文理学院物理与天文系的研究生tiến·冯和尤金·梅勒教授进行的
复杂扭曲双层方法的一种替代方法是使用单层石墨烯，将其放置在精心图案化的基底上，称为“钉床”，以周期性的方式施加外力或应变
为了更好地理解这个系统的量子几何性质，Mele和Phong开始理解电子在这个单层系统中如何运动的理论
在运行单层实验的计算机模拟后，研究人员惊讶地发现，沿着材料表面，但只是沿着一面，出现了意想不到的现象
“一般来说，整体拓扑与表面属性相关，当这种情况下，所有表面都继承了属性，”Mele说
“在这里，一边有边缘模式而另一边没有，这一事实让我感到非常不寻常
" 这一发现出乎意料，因为在这个系统中，当系统被拉紧时感应的平均伪磁场为零——在一个区域为正，而在另一个区域为负，研究人员假设这将抵消任何独特的现象
“如果磁场为零，你可能不会得到任何有趣的物理学，”Phong说
“相反，我们发现即使平均磁场为零，它仍然在边缘给你一些有趣的物理现象
" 为了解释这一出乎意料的结果，Phong仔细研究了一个类似的实验系统，其中单层石墨烯被弯曲以模拟恒定而非周期性的应变诱导场
Phong发现这个系统具有相同的拓扑指数，也就是说，只在材料某一面活跃的边缘态也会出现
“这里的物理学是相似的，似乎是我们正在研究的现象学的正确解释，”Phong说
总的来说，这项研究预测，类似于扭曲双层石墨烯中发现的平带，是通过将原子级薄的单层沉积到钉床基底上，在石墨烯片上诱导周期性扭曲而产生的
研究人员已经对这些单层系统有了更深入的了解
进一步研究的一个途径是与助理教授薄震合作，利用光波研究同样的现象
研究人员也有兴趣看看扭曲双层石墨烯中存在的其他独特属性是否也可能出现在单层系统中
“虽然物理学很简单，也就是说你可以让系统以一种更可控的方式按照你想要的方式运行，但你可以从中得出的现象学却不简单
它非常丰富，我们还在不断发现新的东西，”Phong说
由于这些单层系统更容易使用，这种增强的理论理解有可能帮助边缘态物理领域的未来发现，包括可能的新设备，如超小、速度惊人的量子材料
“现在有很大的努力来理解这些扭曲的石墨烯双层，我认为我们在这里钉的一个有趣的问题是一个物理系统的基本成分实际上可以做到这一点，”Mele说
“我们正在建造人造结构，你不能从上到下以有趣的长度尺度建造——比原子更大，比光刻技术能做到的更小——如果你能控制这一点，你可以做很多事情
"
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