固体中电子的探测研究出现新转机

以色列魏茨曼科学研究所的研究团队利用电子的波粒二象性，在扭曲双层石墨烯系统中展示了一种概念上的新型扫描探针显微镜，即量子扭转显微镜（quantum twisting microscope，QTM）。这种显微镜可以在创造新型量子材料的同时作为探测其电子的最基本量子性质的新型工具，有望为量子材料的新型实验开辟道路。该成果于2月22日发表在《自然》杂志上。2018年，科学家们发现将两片单原子厚的碳（即石墨烯）相对彼此扭转某一特定角度（魔角）时即可观察到该系统可以无电阻地导电。这个扭转角随后被证明是控制电子行为的最关键参数。仅仅改变一个非常小的角度，就可以将材料从一个特异性超导体转变为一个非常规绝缘体。然而，尽管它很关键，这个参数在实验中是最难控制的，因为扭曲双层石墨烯的稳定性远低于结构完全对齐的石墨烯。为此，魏茨曼科学研究所的研究团队开发了量子扭转显微镜。具体而言，他们先制造了一个由铂金制成的金字塔形AFM针尖，在其上沉积了石墨和氮化硼，最后在这个针尖上覆盖了一层石墨烯。将针尖安装在原子力显微镜上，使石墨烯与另一层石墨烯接触，而该石墨烯层则被放置在一个角度旋转器上，用来控制层间的