為“扭轉(zhuǎn)電子學”研究提供科技支撐

科學導(dǎo)報訊 記者楊洋 4月17日，記者從山西大學光電研究所獲悉，該所與北京大學、上?？萍即髮W、遼寧材料實驗室等多院所合作，采用的關(guān)聯(lián)絕緣態(tài)路線打破了現(xiàn)有的常規(guī)方法，從界面耦合來構(gòu)建界面長程電荷序，再利用界面態(tài)影響石墨烯中的電子關(guān)聯(lián)。該研究使石墨烯在未來電子學應(yīng)用方面邁出了關(guān)鍵一步。

自2004年石墨烯問世以來，由單層原子組成的二維材料引起了科學家的廣泛關(guān)注，因其具有高導(dǎo)電性、柔韌性和高強度性，使得它成為一種炙手可熱的材料，廣泛應(yīng)用在光電、傳感和醫(yī)療等領(lǐng)域。而當兩張單層原子的二維材料疊放在一起，并稍作旋轉(zhuǎn)時，會從根本上改變材料的性能，并誘導(dǎo)出奇特的物理性質(zhì)，例如高溫超導(dǎo)性、非線性光學、激發(fā)激光等。目前，由于隱藏在扭轉(zhuǎn)體系背后的科學本質(zhì)還未被完全認知，因此誕生了一個全新的研究領(lǐng)域——扭轉(zhuǎn)電子學。其中，二維扭轉(zhuǎn)雙層石墨烯中的超導(dǎo)機理是當前凝聚態(tài)物理的一個研究熱點和難點。

山西大學光電研究所、量子光學與光量子器件國家重點實驗室張靖教授課題組經(jīng)過多年的持續(xù)科研積累，在國際上，首次基于超冷原子氣體系統(tǒng)實驗實現(xiàn)了二維扭轉(zhuǎn)雙層光晶格，并開展了超流態(tài)到莫特絕緣態(tài)量子相變的相關(guān)研究，實現(xiàn)了層間隧穿耦合的精確調(diào)控。同時，實驗直接觀察到空間莫爾條紋和動量衍射，證實了雙層晶格中存在原子超流體。該成果為研究扭轉(zhuǎn)電子學以及探索其他難以在普通材料中實現(xiàn)的新奇量子現(xiàn)象打開了一扇大門。