微型二維材料調控平臺面世

科技日報8月25日報道，美國和日本科學家開發(fā)出全球首個基于微機電系統(tǒng)（MEMS）的二維（2D）材料原位轉角調控平臺。這個指甲大小的平臺名為“MEGA2D”，具備高度靈活性和精確度，可通過電壓精確控制2D材料的間距、旋轉等。相關論文發(fā)表于最新一期《自然》雜志。

加州大學伯克利分校科學家認為，這項研究擴展了科學家操控低維量子材料的能力，也為研究新型2D和3D混合結構鋪平了道路，在凝聚態(tài)物理、量子技術等領域具有廣闊應用前景。

2018年，《自然》雜志刊發(fā)的一篇論文指出，當兩層平行石墨烯之間的扭轉角度達到約1.1°的“魔角”時，就能“變身”為超導體。這一發(fā)現(xiàn)讓人們對新量子技術滿懷期待，“轉角電子學”應運而生。

然而，要想透徹研究扭轉現(xiàn)象，必須制備數(shù)十到數(shù)百種不同配置的轉角石墨烯結構，這一過程費時費力。而且，對兩片單層原子進行連續(xù)動態(tài)轉角調控也很難實現(xiàn)。此次團隊開發(fā)出的MEGA2D平臺有望克服這些難題。

使用MEGA2D平臺，團隊借助少量樣品，對轉角六方氮化硼（石墨烯的近親）的多種特性進行了研究，并測量了范德華力。在此基礎上，他們發(fā)現(xiàn)了該結構非線性光學性質內的“漩渦”。研究人員說，這些漩渦類似于“半斯格明子”。斯格明子是一種拓撲準粒子，存在于一些磁性材料內，人們從未想到其會在非線性光學系統(tǒng)內出現(xiàn)。

研究團隊表示，除用于轉角電子學領域外，MEGA2D平臺也可用于可調諧集成光源和量子計算等領域。他們還希望借助該平臺，厘清扭轉石墨烯和其他范德華材料的秘密，并催生新的發(fā)現(xiàn)。范德華材料是由多個單層2D材料通過范德華力組裝而成的材料。

（2024年8月25日 科技日報）