作者阿曼达·齐格弗里德，达拉斯德克萨斯大学 石墨烯是一层排列成扁平蜂窝状图案的碳原子，每个六边形由六个碳原子在其顶点形成
德州大学达拉斯分校的物理学家正在研究两层石墨烯堆叠时出现的电学特性
学分:达拉斯德克萨斯大学 一种由两层一个原子厚的碳层组成的材料，因其有趣的——也是潜在可开发的——导电特性，吸引了全世界物理学家的注意
医生
德克萨斯大学自然科学与数学学院的物理学助理教授张帆和物理学博士生王其岳在6月份与Dr
耶鲁大学自然光子学的夏凤年团队描述了扭曲的双层石墨烯传导电流的能力是如何响应中红外光而变化的
从一层到两层 石墨烯是一层排列成扁平蜂窝状图案的碳原子，每个六边形由六个碳原子在其顶点形成
自从石墨烯在2004年第一次被分离出来以来，科学家们一直在深入研究它的独特性质，以便将其用于先进的计算机、材料和设备
如果两片石墨烯叠放在一起，旋转其中一层，使两层稍微不对齐，得到的物理结构称为扭曲双层石墨烯，其电子性质与单层或两层对齐的石墨烯有很大不同
“石墨烯引起人们的兴趣已经有15年了，”张说
“研究单层很有趣，但如果我们有两层，它们的相互作用应该会使物理学更加丰富和有趣
这就是为什么我们想研究双层石墨烯系统
" 一个新的领域出现了 当石墨烯层错位时，网格中出现一种新的周期性设计，称为莫尔图案
莫尔图案也是一个六边形，但是它可以由超过10，000个碳原子组成
“两层石墨烯错位的角度——扭转角——对材料的电子性质至关重要，”王说
“扭转角越小，莫尔周期越大
" 特定扭转角对电子行为的不同寻常的影响是在2011年由Dr
奥斯汀大学的物理学教授艾伦·麦克唐纳和博士
拉菲·比斯特里策
张作为麦当劳集团的博士生见证了这一领域的诞生
“当时，其他人真的没有注意到这个理论，但现在它可以说已经成为物理学中最热门的话题，”张说
在2011年的研究中，麦克唐纳和比斯特里策预测，电子的动能可以在石墨烯双层中消失，这种双层没有对齐所谓的“魔角”1
1度
2018年，麻省理工学院的研究人员证明了这一理论，发现将两层石墨烯偏移1
1度产生了一个二维超导体，一种传导电流的材料，没有电阻，也没有能量损失
该动画显示了当两个堆叠的石墨烯层错位一个称为扭曲角的小角度时会发生什么
网格中出现了一种新的周期性设计，称为莫尔图案
德州大学达拉斯分校的物理学家正在研究扭曲角如何影响这种扭曲双层石墨烯的电子特性
学分:达拉斯德克萨斯大学 在2019年发表在《科学进展》杂志上的一篇文章中，张和王，以及Dr
俄亥俄州立大学的珍妮·刘的研究小组表明，当0
93度，扭曲的双层石墨烯表现出超导和绝缘两种状态，从而显著拓宽了魔方角
“在我们之前的工作中，我们看到了超导和绝缘
这就是扭曲双层石墨烯研究如此热门的原因——超导性
事实上，你可以操纵纯碳超导是惊人的和前所未有的，”王说
德州大学达拉斯分校的新发现 在《自然光子学》的最新研究中，张和他在耶鲁大学的合作者研究了扭曲的双层石墨烯是否以及如何与中红外光相互作用，人类看不见中红外光，但可以探测到热
“光和物质之间的相互作用在许多设备中都很有用——例如，将太阳光转化为电能，”王说
“几乎每个物体都发出红外光，包括人，这种光可以用设备探测到
" 张是一位理论物理学家，因此他和王着手研究中红外光如何影响扭曲双层石墨烯中电子的电导
他们的工作包括根据莫尔条纹的能带结构计算光吸收，这一概念决定了电子如何在材料中以量子力学方式运动
“石墨烯引起人们的兴趣已经有15年了
研究单层是有趣的，但是如果我们有两层，它们的相互作用应该会呈现出更加丰富和有趣的物理现象
这就是为什么我们想研究双层石墨烯系统，”他说
“有标准的方法来计算普通晶体的能带结构和光吸收，但这是一种人造晶体，所以我们必须想出一种新方法，”王说
王利用德克萨斯大学奥斯汀分校的超级计算机设施——德克萨斯高级计算中心的资源，计算了能带结构，并展示了这种材料是如何吸收光的
耶鲁团队制作了一些设备，并进行了一些实验，实验表明中红外光响应——由于光的照射而导致的电导增加——异常强，并且在1°的扭转角时最大
8度
当扭转角小于0°时，强光响应消失
5度
“我们的理论结果不仅与实验结果吻合得很好，而且还指出了一个与莫尔条纹周期有根本联系的机制，莫尔条纹周期本身与两个石墨烯层之间的扭转角有关，”张说
下一步 “扭转角显然对确定扭曲双层石墨烯的性质非常重要，”张补充说
“问题出现了:我们能否应用这个来调谐其他二维材料，以获得前所未有的特性？此外，我们能结合扭曲双层石墨烯的光响应和超导性吗？例如，发光能诱导或以某种方式调节超导性吗？那将是非常有趣的研究
" “这一新的突破将有可能使一种基于石墨烯的新型高灵敏度红外探测器成为可能，”Dr
乔·邱，美国大学固态电子学和电磁学项目经理
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美国陆军研究办公室(ARO)
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陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室
“这些新的探测器将潜在地影响夜视等应用，这对美国至关重要
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军队
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