為“扭轉電子學”研究提供科技支撐

科學導報訊 記者楊洋 4月17日，記者從山西大學光電研究所獲悉，該所與北京大學、上海科技大學、遼寧材料實驗室等多院所合作，采用的關聯絕緣態路線打破了現有的常規方法，從界面耦合來構建界面長程電荷序，再利用界面態影響石墨烯中的電子關聯。該研究使石墨烯在未來電子學應用方面邁出了關鍵一步。

自2004年石墨烯問世以來，由單層原子組成的二維材料引起了科學家的廣泛關注，因其具有高導電性、柔韌性和高強度性，使得它成為一種炙手可熱的材料，廣泛應用在光電、傳感和醫療等領域。而當兩張單層原子的二維材料疊放在一起，并稍作旋轉時，會從根本上改變材料的性能，并誘導出奇特的物理性質，例如高溫超導性、非線性光學、激發激光等。目前，由于隱藏在扭轉體系背后的科學本質還未被完全認知，因此誕生了一個全新的研究領域——扭轉電子學。其中，二維扭轉雙層石墨烯中的超導機理是當前凝聚態物理的一個研究熱點和難點。

山西大學光電研究所、量子光學與光量子器件國家重點實驗室張靖教授課題組經過多年的持續科研積累，在國際上，首次基于超冷原子氣體系統實驗實現了二維扭轉雙層光晶格，并開展了超流態到莫特絕緣態量子相變的相關研究，實現了層間隧穿耦合的精確調控。同時，實驗直接觀察到空間莫爾條紋和動量衍射，證實了雙層晶格中存在原子超流體。該成果為研究扭轉電子學以及探索其他難以在普通材料中實現的新奇量子現象打開了一扇大門。