1.Nature:增强双层石墨烯的超导性
2023年1月11日,Nature 报道了研究人员在双层石墨烯BLG上制备单层二硒化钨WSe2,通过近邻效应在双层石墨烯中引入自旋轨道耦合,BLG-WSe2 异质结构能够显著地促进超导性能,不仅超导转变温度 Tc 可以提升一个数量级,超导电性也不再依赖于面内磁场,并且超导电性在相图中占据了很大的相空间。同时,研究人员还发现 BLG-WSe2 的相图以及超导关于电位移场,有着很强的非对称性。这表明从二硒化钨近邻得到的 Ising 自旋轨道耦合,在超导库珀配对中起着至关重要的作用。该项研究成果,为设计坚固、高度可调和超洁净的石墨烯基超导体奠定了基础。
文章标题:Enhanced superconductivity in spin–orbit proximitized bilayer graphene
2.Nature:石墨烯中流体动力学等离激元和能量波观测
2023年2月22日,Nature 报道了研究人员在超净石墨烯中观察到了流体动力学等离子体激元和能量波。流体动力学狄拉克流体可以拥有集体激发。该项研究使用片上太赫兹光谱技术,测量了石墨烯微型带的太赫兹吸收光谱以及接近电荷中性的石墨烯内能量波传播,在超纯净石墨烯中观测到狄拉克流体显著的高频流体动力学双极等离子体共振和较弱的低频能量波共振。该结果为探索石墨烯系统中的流体动力学集体激发开辟新道路。
文章标题:Observation of hydrodynamic plasmons and energy waves in graphene
3.Nature:扭角石墨薄膜的混合维莫尔条纹系统
通过堆叠具有相对扭转角的原子薄范德华晶体形成的莫尔图案可以产生显着的新物理性质。到目前为止,对摩尔纹材料的研究仅限于不超过几张范德华片的结构,因为通常认为定位于单个二维界面的摩尔纹图案无法明显改变块状三维晶体的性质。研究人员对双门控器件进行传输测量,该器件是通过在薄块状石墨晶体上轻轻旋转单层石墨烯片来构建的。研究发现摩尔纹电位改变了整个块状石墨薄膜的电子特性。在零磁场和小磁场中,传输由可门可调摩尔纹和石墨表面状态的组合以及不响应门控的共存半金属本体状态介导。在高场下,由于石墨的两个最低朗道带的独特性质,摩尔纹电位与石墨体态杂交。这些朗道带有助于形成单一的准二维混合结构,其中莫尔和块状石墨状态不可分割地混合在一起。研究结果将扭曲石墨烯-石墨确立为新型混合维莫尔材料中的第一种。
文章题目:Mixed-dimensional moiré systems of twisted graphitic thin films
4.Nature:可调谐莫尔准晶中的超导性和强相互作用
准晶体电子态的复杂性和稀缺性,相对于周期性和非晶结构,准晶体的研究仍有限。本研究报告一种高度可调谐准晶体,由周期性组件组装而成,通过以两种不同扭转角度扭转的三层石墨烯,形成两种互不相称的莫尔图案。这种“莫尔准晶体”使研究人员能够在低能量的类周期状态和高能量的强准周期状态之间调节化学势,从而调节电子系统。该结果表明通过改变层数和扭转角以及使用不同的二维组件,可扩展到设计准晶体,产生全新的量子材料系列。
文章标题:Superconductivity and strong interactions in a tunable moiré quasicrystal
5.Nature:二维晶体中质子通过纳米尺度波纹的快速输运
结构无缺陷石墨烯在室温条件下对所有原子和离子都具有不可渗透性。本研究使用高分辨率扫描电化学电池显微镜,发现尽管机械剥离的石墨烯单层和六方氮化硼单层的质子渗透过程无法归因于任何结构缺陷,但是纳米尺度下二维膜的非平坦性大大促进了质子传输,质子流的空间分布表明存在与纳米波纹和应力积累引起的其他特征强相关的非均质性。该结果强调了纳米级形态学是实现二维晶体质子传输的重要参数。而二维晶体大多被视为平面晶体并被建模为平面晶体,还表明应变和曲率可以作为控制二维材料的质子渗透性的额外自由度。
文章标题:Proton transport through nanoscale corrugations in two-dimensional crystals
6.Nature:栅极可调谐的悬浮石墨烯-水界面结构演变
2023年08月30日石墨烯是研究石墨电极界面微观结构和反应动力学的理想平台。复旦大学研究团队制备出厘米级无基底单层石墨烯,具有栅极可调性,且能悬浮在水性电解质表面,并通过频光谱展示了石墨烯-水界面处的结构演变与栅极电压的关系。该成果为石墨电极界面微观过程的观测提供了一个全新平台。
文章标题:Structure evolution at the gate-tunable suspended graphene–water interface
7.Nature:五层菱形石墨烯的轨道多铁性
2023年10月18日,Nature发表的文章报道五层菱形石墨烯的轨道多铁性。多铁性指材料中包含两种及两种以上铁的基本性能,这些铁的基本性能包括铁电性(反铁电性),铁磁性(反铁磁性、亚铁磁性)、铁弹性、铁谷性等。石墨烯的独特结构和超薄特性使其成为呈现多铁性的理想材料。在新研究中,研究人员从石墨中分离出了自然排列出菱形图案的五层石墨烯薄片,在略高于绝对零度的超低温条件下发现,石墨烯呈现出两种铁性:一是非常规铁磁性,即电子会协调轨道运动,沿着同一方向自旋;二是铁谷性,即该材料中的电子更偏好于沉降在在两个能量低谷中的其中之一,而非平等地沉降。此外,研究者可以利用电场控制这两种多铁性。研究人员表示,这是首次观察到铁谷性与非常规铁磁性在同一种材料中共存。一种材料具有多铁性特性意味着它可以节省写入磁性硬盘驱动器的能源和时间,与传统设备相比可以存储两倍的信息量。这可以帮助工程师为经典和量子计算机设计超低功耗、高容量的数据存储设备。
文章标题:Orbital multiferroicity in pentalayer rhombohedral graphene
8.Science:石墨烯:弹道和粘性流体的静电成像
2023年2月16日,Science报道了科研人员使用扫描隧道电位仪研究了石墨烯中电子流体穿过光滑可调谐的平面内p-n结势垒限定的通道时,在纳米尺度上的流动过程,并观测到随着样本温度和通道宽度的增加,电子流体流经历了Knudsen至Gurzhi转变,从弹性流体变为粘性流体。该结果建立的模型描述了费米子液体流动随着载流子密度、通道宽度和温度的增加而变化的过程。
文章标题:Imaging the breaking of electrostatic dams in graphene for ballistic and viscous fluids
9.Science:纳米尺度光的“反常”折射现象
在这项研究中,作者通过设计由半覆盖单层石墨烯的扩展α-MoO3薄膜组成的vdW异质结构,实验证明了中红外光谱区域从正常折射到负折射的转变。基于红外纳米镜的实空间纳米成像揭示了在大范围入射角上观测到的负折射,这依赖于具有可调谐色散曲线的拓扑极化元。作者利用可逆负折射来演示具有凹或凸波面的纳米级聚焦,由于极激元的高度空间限制和所采用的vdW结构的原子厚度,导致深亚波长焦斑的高度压缩尺寸小于相应照明波长的60倍,强度增强超过10倍,负折射透射率为~90%。从正折射到负折射可以通过静电门进行主动调谐,从而能够原位控制极化元的波前,改变聚焦点及其纳米级光学场。
考虑到现有的二维极化激元材料的广泛范围,作者预计极化激元在其他vdW异质结构中的负折射,例如α-V2O5、黑磷和纳米结构超表面(例如,基于同位素纯h-BN)。广泛的现有材料套件可能导致极性负折射覆盖整个中红外和太赫兹区域。强偏振子场约束,对各向异性偏振子传播和聚焦的灵活控制,以及材料叠加和电门控的可调谐性的综合优势,为光学和热应用中的负折射开辟了令人兴奋的途径。
文章标题:Gate-tunable negative refraction of mid-infrared polaritons
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