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魔角双层石墨烯-核心物理机制
资料介绍
一、魔角双层石墨烯的基本概念
石墨烯基础
石墨烯是由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，单原子层的厚度仅约0.335纳米，是世界上最薄却最坚硬的纳米材料之一，拥有极高的电子迁移率、优异的导热性与力学性能，自2004年被成功剥离后就引发了全球范围内的研究热潮。
魔角的定义
当两层石墨烯以特定的旋转角堆叠在一起时，会形成摩尔超晶格结构，当这个旋转角达到1.1°左右（也就是俗称的“魔角”）时，双层石墨烯体系会发生非常奇特的电子结构变化：原本表现为金属特性的石墨烯，会转变为绝缘态，并且在适当掺杂后能够实现超导，这个特殊堆叠结构就是魔角双层石墨烯（Magic-angle Twisted Bilayer Graphene，简称MATBG）。
二、魔角双层石墨烯的发现历程
2018年，麻省理工学院的Pablo Jarillo-Herrero课题组首次在实验中观测到魔角双层石墨烯的超导现象，相关成果发表在《自然》杂志上，这项研究瞬间引爆了凝聚态物理领域。研究团队发现，当双层石墨烯旋转角为1.05°（接近理论预测的1.1°魔角）时，在1.7K的临界温度下会出现零电阻的超导特性，而且这种超导特性可以通过门电压调控载流子浓度实现开关，为非常规超导的研究提供了一个全新的可调平台。
实际上早在此之前，理论物理学家就已经对旋转双层石墨烯的电子结构做了预测，2011年，美国物理学家Allan MacDonald团队就通过理论计算提出，当双层石墨烯旋转角小于5°时，会出现平带，当旋转角达到特定值时，平带中的电子相互作用会主导体系物性，有可能引发关联电子态，只是当时并未引起实验领域的广泛关注，直到麻省理工的实验结果出来后，魔角双层石墨烯才成为凝聚态物理的顶级研究热点。
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| 1784774693魔角双层石墨烯-核心物理机制.docx | 15K |
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