作者罗伯特·帕金斯，加州理工学院 扫描隧道显微镜成像魔角扭曲双层石墨烯中的实空间周期势
插图显示了研究的主要结果:随着箭头所示的更多电子被添加到双层石墨烯中，由于强电子相关性，电子带的拓扑结构类似于在球体中添加空穴而发生变化
荣誉:斯特万·纳季-珀奇 一项研究显示，一片魔角扭曲的双层石墨烯可以承载新的物质拓扑相
魔角扭曲石墨烯最早于2018年被发现，由两片石墨烯(一种由单层原子以蜂窝状晶格模式组成的碳)层叠而成，其中一片以1
05度
由此产生的双层具有不同寻常的电子特性:例如，它可以根据添加的电子数量制成绝缘体或超导体
这一发现开启了一个研究魔角扭曲石墨烯的新领域，被称为“扭曲石墨烯”
“在加州理工学院，应用物理和材料科学助理教授Stevan Nadj-Perge是带头的研究人员之一:2019年，他和他的同事直接在原子长度尺度上成像了魔角扭曲石墨烯的电子特性；在2020年，他们证明了扭曲双层石墨烯中的超导性在与二维半导体耦合时可以远离魔方角存在
现在，Nadj-Perge和他的同事发现魔角扭曲双层石墨烯也有意想不到的拓扑量子相
一篇关于这项工作的论文发表在1月18日的《自然》杂志上
什么是拓扑量子相，为什么重要？传统上，材料被分类为绝缘体，它阻碍电子的流动，因此不导电；导电性能好的金属；和半导体，它们在金属和绝缘体之间导电
然而，当强磁场应用于各种类型的材料时，电子通过它们的行为会发生改变，产生其他可能的状态——或者拓扑量子相
例如，在强磁场下，材料的主体可以变成绝缘的，而表面(或边缘，在二维材料的情况下)是高度导电的
理论上，拓扑量子相位可以有许多应用，包括量子信息处理
在新的工作中，Nadj-Perge和他的同事使用扫描隧道显微镜以原子分辨率直接成像扭曲双层石墨烯，并发现扭曲双层石墨烯中电子之间的强相互作用使得这些拓扑相的出现不需要强磁场
他们还研究了扭曲到不同角度的石墨烯，但发现新的拓扑相只出现在神奇的角度
“在魔角扭曲双层石墨烯中拓扑相的发现，开启了关于这种神奇材料的又一篇章，让我们更接近理解它的电子性质
该论文的对应作者纳德吉·珀奇说
“然而，最重要的是，我们的发现还指出了工程拓扑阶段的新方法，这些方法可以在未来继续探索
“这些材料在理论上有许多用途；例如，在未来的量子计算机中，拓扑相位的某些激发可以用来执行信息处理
他们的论文题为“魔角扭曲双层石墨烯中的关联驱动拓扑相”
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