二维材料内电子强关联证据首现

来自美国麻省理工学院(MIT)的科研人员在最新一期《科学》杂志上撰文指出，他们首次直接探测到二维材料内电子之间的强关联作用，而且测量出了这种排斥力的大小。最新研究有望帮助科学家设计出奇异的功能材料，比如非常规超导体等。

近年来，物理学家发现，包括魔角石墨烯等在内的一些二维材料可以根据施加的电压改变电子状态，从金属变身为绝缘体甚至超导体。尽管促使这种材料变身的潜在物理机制仍是未解之谜，但物理学家们怀疑与电子关联--两个带负电荷电子之间的相互作用有关。这种排斥力对大多数材料的性质几乎没有影响，但可能是影响二维材料性质的主要原因。了解电子关联如何改变电子状态，可以帮助科学家设计出奇异的功能材料(如非常规超导体)。

现在研究人员首次揭示了一种名为ABC三层石墨烯的二维材料内电子关联的直接证据，最新研究主要作者、MIT助理教授鞠龙(音译)说:更好地理解超导性背后的物理学，将使我们设计出能改变世界的设备，从零损耗能量传输到磁悬浮列车等。

ABC三层石墨烯类似于研究更深入的魔角双层石墨烯(由六边形排列的碳原子晶格制成)。在最新研究中，鞠龙团队首先合成了ABC三层石墨烯样品，创造出带有能阱的超晶格，随后使用自己开发的独特光学技术确认这种材料确实拥有一个平带结构--其间所有电子的能量几乎相同，他们认为正是这一结构影响了材料的性质。然后他们稍微调低电压，使晶格中每个阱中只有一个电子。在这种半填充状态下，材料被视为莫特绝缘体(一种奇特的物质状态)，材料应该能像金属一样导电，但表现为绝缘体。在此过程中，他们首次直接检测到这种特定莫特超晶格材料中的电子关联，并测量其强度约为20毫电子伏。结果表明，强电子关联是这种特殊二维材料的物理基础。(刘霞)

【来源:科技日报】

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