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【研究进展】石墨烯超晶格中发现新准粒子——Brown-Zak费米子

05月12日 09:25 分享到:

英国曼彻斯特大学研究团队发现和表征了石墨烯超晶格中一个新的准粒子家族成员,命名为“Brown-Zak费米子”。

石墨烯-氮化硼超晶格这种材料结构可以观察到电子磁场出现绝妙分型图案,称为“霍夫斯塔特蝴蝶”,然而当曼彻斯特大学团队将石墨烯层原子晶格对准绝缘氮化硼片原子晶格,并施加特定磁场值时,却发现结构里的电子发生令人惊讶的行为。若按照理论预期,电子在跑进均匀磁场的情况下会呈现等速率圆周运动,然而当研究人员将石墨烯-氮化硼超晶格磁场设定为某个特定值时,却发现电子再次沿直线轨迹移动,彷佛磁场消失了。研究人员认为这种现象是因为高磁场下有新型准粒子“Brown-Zak费米子”的形成,它们有自己的独特性能和极高迁移率。新研究中,科学家制备高纯度超大型石墨烯组件,获得几百万cm/Vs电子迁移率,这代表粒子能直接在整个设备传递而不会发生散射。

施加磁场原本会降低电子迁移率,然而这些在超晶格强磁场下出现的新型准粒子反其道而行之,这将为一些极端条件下运行的电子设备开辟前景。

相关研究工作发表在Nature Communications