加载中…科技日报--铅笔铅转化为电子“黄金”
(2023-12-15 12:49:14)
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科技日报石墨烯绝缘、磁性或拓扑 |
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题记：石墨烯是一种神奇的材料且具有魔幻性，谁能想到铅笔芯经折叠就具备了绝缘、磁性或拓扑特性等特点。相信在未来的科技发展中，这种独特的石墨烯一定会大显身手。令国人骄傲的是这一材料的特性是中国年轻科学家发现的！自从关注Science
Daily以来，发现越来越多的中国科学家参与并完成了很多重要的科学研究和成果。为他们点赞！
麻省理工学院的物理学家们将铅笔铅转化为电子“黄金”
麻省理工学院的研究人员通过按精确顺序堆叠五层石墨烯，发现了石墨的独特特性。这种五层菱形堆叠石墨烯可以表现出绝缘、磁性或拓扑特性，标志着使用创新的纳米级显微镜技术在材料物理学中的一个重大发现。
隔离薄薄片，可对其进行调整以显示三个重要特性。
麻省理工学院的物理学家们通过分离五个按特定顺序堆叠的超薄薄片，将石墨或铅笔芯比喻成了黄金。然后，可以对所得材料进行调整，使其呈现出天然石墨中从未见过的三种重要特性。
“这有点像一站式购物，”麻省理工学院物理系助理教授、该研究的负责人龙菊说，该研究发表在10月5日的《自然纳米技术》杂志上。“大自然有很多惊喜。在这种情况下，我们从未意识到所有这些有趣的东西都嵌入了石墨中。”
此外，他说，“能找到具有如此多特性的材料是非常罕见的。”
扭曲电子学的兴起
石墨是由石墨烯组成的，石墨烯是一层碳原子，排列成六边形，类似蜂窝结构。石墨烯自20年前首次被分离出来以来，一直是研究的焦点。大约五年前，包括麻省理工学院一个团队在内的研究人员发现，将单个石墨烯片堆叠起来，并将它们以微小的角度扭曲，可以赋予材料从超导到磁性的新特性。扭曲电子学领域诞生了。
在目前的工作中，“我们发现了有趣的特性，根本没有扭曲，”Ju说，他也隶属于材料研究实验室。
艺术家对电子关联的再现，或电子相互交谈的能力，可以发生在一种特殊的石墨（铅笔芯）中。资料来源：Sampson Wilcox，麻省理工学院电子研究实验室
他和同事们发现，按一定顺序排列的五层石墨烯可以让在材料内部移动的电子相互交谈。这种现象被称为电子关联，“这是使所有这些新特性成为可能的魔法，”Ju说。
大块石墨——甚至是单层石墨烯——都是很好的导电体，但仅此而已。Ju及其同事分离出的材料，他们称之为五层菱形堆叠石墨烯，变得远远超过其各部分的总和。
一种新型显微镜及其发现
分离这种材料的关键是Ju于2021年在麻省理工学院建造的一台新型显微镜，它可以快速、相对便宜地在纳米尺度上确定材料的各种重要特性。五层菱形堆叠石墨烯只有几十亿分之一米厚。
包括JU在内的科学家正在寻找以非常精确的顺序堆叠的多层石墨烯，称为菱形堆叠。JU说：“当你研究五层时，可能有10多种堆叠顺序。菱形只是其中之一。”JU建造的显微镜被称为散射型扫描近场光学显微镜，或S-SNOM，使科学家们只能识别和分离出他们感兴趣的菱形堆叠顺序的五层。
多方面的物质现象
从那里，研究小组将电极连接到一个由氮化硼“面包”组成的微小三明治上，该三明治可以保护五层菱形堆叠石墨烯的精致“肉”。电极使他们能够用不同的电压或电量调节系统。结果是：他们发现了三种不同现象的出现，这三种现象取决于充斥系统的电子数量。
麻省理工学院博士后助理陆正光、助理教授龙菊和研究生韩同航在实验室。三人和其他七人在《自然•纳米技术》杂志上发表了一篇关于一种特殊石墨（铅笔芯）的论文。来源：Ju实验室
Ju说：“我们发现这种材料可以是绝缘的、磁性的或拓扑的。”后者在某种程度上与导体和绝缘体有关。Ju解释说，从本质上讲，拓扑材料允许电子在材料边缘不受阻碍地移动，但不能通过中间。电子沿着材料边缘的“高速公路”向一个方向移动，中间带是材料的中心。所以拓扑材料的边缘是一个完美的导体，而中心是一个绝缘体。
Ju和他的合著者在《自然纳米技术》杂志上总结道：“我们的工作将菱形堆叠多层石墨烯建立为一个高度可调的平台，以研究强相关和拓扑物理的这些新可能性。”
麻省理工学院的物理学家们将铅笔铅转化为电子“黄金”
麻省理工学院的研究人员通过按精确顺序堆叠五层石墨烯，发现了石墨的独特特性。这种五层菱形堆叠石墨烯可以表现出绝缘、磁性或拓扑特性，标志着使用创新的纳米级显微镜技术在材料物理学中的一个重大发现。
隔离薄薄片，可对其进行调整以显示三个重要特性。
麻省理工学院的物理学家们通过分离五个按特定顺序堆叠的超薄薄片，将石墨或铅笔芯比喻成了黄金。然后，可以对所得材料进行调整，使其呈现出天然石墨中从未见过的三种重要特性。
“这有点像一站式购物，”麻省理工学院物理系助理教授、该研究的负责人龙菊说，该研究发表在10月5日的《自然纳米技术》杂志上。“大自然有很多惊喜。在这种情况下，我们从未意识到所有这些有趣的东西都嵌入了石墨中。”
此外，他说，“能找到具有如此多特性的材料是非常罕见的。”
扭曲电子学的兴起
石墨是由石墨烯组成的，石墨烯是一层碳原子，排列成六边形，类似蜂窝结构。石墨烯自20年前首次被分离出来以来，一直是研究的焦点。大约五年前，包括麻省理工学院一个团队在内的研究人员发现，将单个石墨烯片堆叠起来，并将它们以微小的角度扭曲，可以赋予材料从超导到磁性的新特性。扭曲电子学领域诞生了。
在目前的工作中，“我们发现了有趣的特性，根本没有扭曲，”Ju说，他也隶属于材料研究实验室。
艺术家对电子关联的再现，或电子相互交谈的能力，可以发生在一种特殊的石墨（铅笔芯）中。资料来源：Sampson Wilcox，麻省理工学院电子研究实验室
他和同事们发现，按一定顺序排列的五层石墨烯可以让在材料内部移动的电子相互交谈。这种现象被称为电子关联，“这是使所有这些新特性成为可能的魔法，”Ju说。
大块石墨——甚至是单层石墨烯——都是很好的导电体，但仅此而已。Ju及其同事分离出的材料，他们称之为五层菱形堆叠石墨烯，变得远远超过其各部分的总和。
一种新型显微镜及其发现
分离这种材料的关键是Ju于2021年在麻省理工学院建造的一台新型显微镜，它可以快速、相对便宜地在纳米尺度上确定材料的各种重要特性。五层菱形堆叠石墨烯只有几十亿分之一米厚。
包括JU在内的科学家正在寻找以非常精确的顺序堆叠的多层石墨烯，称为菱形堆叠。JU说：“当你研究五层时，可能有10多种堆叠顺序。菱形只是其中之一。”JU建造的显微镜被称为散射型扫描近场光学显微镜，或S-SNOM，使科学家们只能识别和分离出他们感兴趣的菱形堆叠顺序的五层。
多方面的物质现象
从那里，研究小组将电极连接到一个由氮化硼“面包”组成的微小三明治上，该三明治可以保护五层菱形堆叠石墨烯的精致“肉”。电极使他们能够用不同的电压或电量调节系统。结果是：他们发现了三种不同现象的出现，这三种现象取决于充斥系统的电子数量。
麻省理工学院博士后助理陆正光、助理教授龙菊和研究生韩同航在实验室。三人和其他七人在《自然•纳米技术》杂志上发表了一篇关于一种特殊石墨（铅笔芯）的论文。来源：Ju实验室
Ju说：“我们发现这种材料可以是绝缘的、磁性的或拓扑的。”后者在某种程度上与导体和绝缘体有关。Ju解释说，从本质上讲，拓扑材料允许电子在材料边缘不受阻碍地移动，但不能通过中间。电子沿着材料边缘的“高速公路”向一个方向移动，中间带是材料的中心。所以拓扑材料的边缘是一个完美的导体，而中心是一个绝缘体。
Ju和他的合著者在《自然纳米技术》杂志上总结道：“我们的工作将菱形堆叠多层石墨烯建立为一个高度可调的平台，以研究强相关和拓扑物理的这些新可能性。”
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