<p>Pablo Jarillo-Herrero在2022年Mildred S. Dresselhaus講座上說:&ldquo;我們剛剛觸及了moir&eacute;量子物質(zhì)宇宙的表面。&rdquo;Jarillo-Herrero是麻省理工學(xué)院物理學(xué)的Cecil和Ida Green教授，處于moir&eacute;量子系統(tǒng)科學(xué)探索的前沿，在那里，相關(guān)物理、超導(dǎo)和物質(zhì)的其他階段可以以前所未有的可調(diào)性進(jìn)行研究。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在11月22日的演講中，Jarillo-Herrero向200多名現(xiàn)場和虛擬觀眾介紹了魔角石墨烯，moir&eacute;量子物質(zhì)的興起，以及接下來的事情，他的靈感來自麻省理工學(xué)院已故教授Mildred Dresselhaus。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我是米莉的超級粉絲，被選中真的很榮幸，&rdquo;賈里洛-埃雷羅開始說，他解釋說，他是在閱讀了Dresselhaus和另外兩人合著的《富勒烯和碳納米管的科學(xué)》(Science of Fullerenes and carbon nanotubes)后選擇攻讀碳納米管博士學(xué)位的。快進(jìn)到十年后，賈里洛-埃雷羅在麻省理工學(xué)院與人共同主持Dresselhaus的80歲生日派對。&ldquo;我從沒想過我會成為米莉的同事。她的辦公室就在我的樓上，&rdquo;他注意到，向上瞥了一眼。&ldquo;我總是坐在那里想，&lsquo;米莉會怎么做?&rsquo;&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究強(qiáng)相關(guān)的量子材料</p> <p>&nbsp;</p> <p>Jarillo-Herrero說，研究量子材料有兩個傳統(tǒng)平臺。物理材料由原子周期性地定位在1埃(0.1納米)尺度的晶格中，冷原子被困在光學(xué)誘導(dǎo)晶格中，其中原子之間的典型空間是1微米(1000納米)。截至2018年，還有第三個平臺正好落在中間&mdash;&mdash;moir&eacute;量子物質(zhì)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在過去的幾年里，使用moir&eacute;量子物質(zhì)作為調(diào)整原子相互作用的平臺，物理學(xué)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了凝聚態(tài)物理學(xué)的許多(如果不是全部的話)相&mdash;&mdash;相關(guān)絕緣體、拓?fù)湎?、向列性、超?dǎo)性、磁性、moir&eacute;鐵電性和奇怪的金屬等等&mdash;&mdash;只使用兩到三張二維材料(只有一個原子厚)相互堆疊。</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>魔角石墨烯簡介</strong></span></p> <p>&nbsp;</p> <p>石墨烯就是這樣一種二維材料，由單層鍵合碳原子組成。一堆石墨烯薄片，每一薄片的原子方向完全對齊，就形成了石墨&mdash;&mdash;用于鉛筆的材料。Jarillo-Herrero的突破在于提出了這樣一個問題:&ldquo;如果你把石墨烯放在石墨烯上并旋轉(zhuǎn)它，會發(fā)生什么?&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>答案是，在真實(shí)空間中，你會形成一個moir&eacute;模式，因?yàn)轫敳渴┍∑系脑蝇F(xiàn)在只會偶爾與底部石墨烯薄片上的原子位置匹配。根據(jù)角度的不同，兩個石墨烯層的原子相互匹配的周期性將發(fā)生變化。在1.1度的&ldquo;神奇&rdquo;扭曲角下，兩片石墨烯薄片的系統(tǒng)成為探索宇宙運(yùn)行的平臺。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;當(dāng)你制造這些設(shè)備時，奇跡就開始發(fā)生了，&rdquo;賈里洛-埃雷羅解釋道。Jarillo-Herrero解釋說，在兩片石墨烯的特定扭曲角度下，在一定的摻雜密度下(特別是每個moir&eacute;單元格有兩個電子)，系統(tǒng)就變成了一個相關(guān)的絕緣體。然后，在每個moir&eacute;單元格中再增加一小部分電子，系統(tǒng)就從絕緣體變成超導(dǎo)體了。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>理論海嘯</strong></span></p> <p>&nbsp;</p> <p>2018年賈里洛-埃雷羅領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在魔角石墨烯中發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)后，科學(xué)界深入研究了moir&eacute;量子物質(zhì)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>除了成功重現(xiàn)Jarillo-Herrero團(tuán)隊(duì)的結(jié)果，世界各地的物理學(xué)家開始測量超導(dǎo)啟動的臨界溫度，測試當(dāng)你對設(shè)備施加壓力時會發(fā)生什么，甚至創(chuàng)建量子扭曲掃描隧道顯微鏡。從那以后，人們又發(fā)現(xiàn)了其他幾個相關(guān)體系，比如Jarillo-Herrero在2021年報(bào)道的世界上最強(qiáng)的超導(dǎo)體&mdash;&mdash;魔角扭曲三層石墨烯。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;對我來說最大的滿足之一，&rdquo;他說，&ldquo;是這個moir&eacute;量子物質(zhì)意味著幾個現(xiàn)代凝聚態(tài)物理社區(qū)的合并&mdash;&mdash;二維范德華材料和異質(zhì)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)相關(guān)材料，和拓?fù)淠蹜B(tài)物理。所有這些類型的物理和系統(tǒng)匯集在moir&eacute;量子物質(zhì)中。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>Moir&eacute;超越石墨烯的魔法</strong></span></p> <p>&nbsp;</p> <p>Jarillo-Herrero解釋說，使用晶體對稱的相同工程技巧可以應(yīng)用于許多其他堆疊的2D材料。他描述了最近關(guān)于雙層氮化硼鐵電性的發(fā)現(xiàn)，他的團(tuán)隊(duì)從非鐵電性的物質(zhì)中制造出了鐵電性。通過打破六方氮化硼的自然180度堆疊，而在0度堆疊，他們創(chuàng)造了一種可切換的鐵電，可以在室溫下工作，而且堅(jiān)固穩(wěn)定。</p> <p>&nbsp;</p> <p>此外，moir&eacute; magic正在擴(kuò)展到扭曲的2D材料之外。物理學(xué)家正在研究扭曲的冷原子晶格、扭曲的聲子學(xué)、扭曲的光子學(xué)(可以減慢光速)、扭曲的電化學(xué)和催化，甚至moir&eacute;重力。</p> <p>&nbsp;</p> <p>演講結(jié)束后，Jarillo-Herrero回答了觀眾關(guān)于最小特征尺寸、下一個要堆疊的材料和實(shí)際應(yīng)用的問題。</p> <p>&nbsp;</p> <p>麻省理工學(xué)院院長弗拉基米爾&middot;布洛維奇(Vladimir bulovic)說:&ldquo;似乎每天的每一刻，每個月，在moir&eacute;固體的扭曲選項(xiàng)中，都有另一個角度可以追求。&rdquo;納米和Fariborz Maseeh新興技術(shù)教授。&ldquo;如果你能想象有一天，麻省理工學(xué)院有一個2D材料鑄造廠。納努，我們開始看到什么了?&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Jarillo-Herrero回答說:&ldquo;在制造設(shè)備的容易程度方面存在障礙。&rdquo;&ldquo;如果我們有一個量子鑄造廠，可以將許多部件和過程自動化，這些部件和過程涉及到可靠地制造這些結(jié)構(gòu)，具有高可重復(fù)性，并且全部相同，我認(rèn)為這將極大地?cái)U(kuò)展基礎(chǔ)科學(xué)。我們有無限的可能性;手動操作成本非常高。如果我們能做出數(shù)百種變化，就應(yīng)用的可能性而言，我們將取得很大的進(jìn)步。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>向Mildred S. Dresselhaus致敬</p> <p>&nbsp;</p> <p>Jarillo-Herrero是麻省理工學(xué)院組織的年度Dresselhaus講座的第四位演講者。納米是為了紀(jì)念已故麻省理工學(xué)院物理和電子工程教授米爾德里德&middot;德萊斯豪斯。講座的特色是來自世界各地的演講者，他們的領(lǐng)導(dǎo)力和影響力與米莉的生活、成就和價值觀相呼應(yīng)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>最后，賈利略-埃雷羅分享了米莉的一句話，這句話也在康奈爾大學(xué)教授保羅&middot;麥克尤恩2019年的就職演講上分享過:&ldquo;追隨你的興趣，獲得最好的教育和培訓(xùn)，把眼光放高，堅(jiān)持不懈，靈活變通，保持選擇的開放性，接受幫助，并準(zhǔn)備幫助他人。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>