扭曲的雙層石墨烯可以與光共舞

當兩層石墨烯一層一層地放在另一層之上，并以很小的角度在它們之間扭曲時，就會形成“莫爾條紋”，并且系統(tǒng)的物理特性已被證明發(fā)生了巨大的變化。特別是，在接近 1 度的“魔術”角時，電子顯著??減速，有利于電子之間的相互作用。這種相互作用在扭曲的雙層石墨烯中產(chǎn)生了一種新型的超導性和絕緣相。連同過去三年發(fā)現(xiàn)的許多其他迷人特性，這種材料已被證明顯示出極其豐富的物理現(xiàn)象，但最重要的是，它已被證明是一種易于控制的量子材料?，F(xiàn)在，盡管這種由碳制成的材料表現(xiàn)出驚人的多樣化狀態(tài)，

在最近發(fā)表在《自然物理學》上的一項工作中，ICFO 研究人員 Niels Hesp、Iacopo Torre、David Barcons-Ruiz 和 Hanan Herzig Sheinfux，由 ICFO Frank Koppens 的 ICREA 教授與 Pablo Jarillo-Herrero 教授的研究小組合作( MIT)、Marco Polini 教授(比薩大學)、Efthimios Kaxiras 教授(哈佛)、Dmitri Efetov 教授(ICFO)和 NIMS()發(fā)現(xiàn)，扭曲的雙層石墨烯可用于引導和控制光納米尺度。由于光與材料中電子的集體運動之間的相互作用，這成為可能。

通過利用等離子激元的特性，其中電子和光作為一個相干波一起移動，科學家們能夠觀察到等離子激元在材料中傳播，同時被強烈限制在材料中，直至納米級。此外，通過觀察材料中發(fā)生的不尋常的集體光學現(xiàn)象，他們能夠了解電子的類型特性。這種對傳播光的觀察僅限于納米級，可用作氣體和生物分子光學傳感的平臺。

為了獲得這一發(fā)現(xiàn)的結果，該團隊使用了近場顯微鏡，該顯微鏡可以以 20 納米的空間分辨率探測光學特性，該分辨率超出了衍射極限。簡而言之，科學家們拿了兩層石墨烯，把它們一層一層地放在另一層上面，同時將它們扭曲到接近魔角的位置，然后在室溫下，用紅外光照射納米尺寸的點上的材料。他們發(fā)現(xiàn)等離子激元的行為與通常的等離子激元非常不同，例如在金屬或石墨烯中，這種偏差與雙層石墨烯莫爾超晶格內(nèi)電子的特殊運動有關。

這項工作為低溫下扭曲雙層石墨烯的奇異相的納米光學研究奠定了第一塊石頭。特別是，它證明了扭曲雙層石墨烯是一種非凡的納米光子材料，特別是因為它是集體激發(fā)的本征(不需要外部電壓)宿主。

標簽：