導讀
據美國羅格斯大學官網近日報道，該校研究人員領導的團隊發現，在“魔力角”扭轉雙層石墨烯中出現莫列波紋時，電子將自己組織成條紋狀，如同隊列中的士兵。這項發現為揭開材料物理學中最持久的一個謎團鋪平了道路。
背景
如果將兩個網格堆疊起來，然後將其中一個相對於另一個旋轉一定角度，你就可以看見一系列漂亮的干涉圖案，這種條紋名為“莫列波紋（moiré patterns）”。
導讀
據美國羅格斯大學官網近日報道，該校研究人員領導的團隊發現，在“魔力角”扭轉雙層石墨烯中出現莫列波紋時，電子將自己組織成條紋狀，如同隊列中的士兵。這項發現為揭開材料物理學中最持久的一個謎團鋪平了道路。
背景
如果將兩個網格堆疊起來，然後將其中一個相對於另一個旋轉一定角度，你就可以看見一系列漂亮的干涉圖案，這種條紋名為“莫列波紋（moiré patterns）”。
（圖片來源：維基百科）
莫列波紋這個詞來源於法語：moiré, 它指的是一種紡織品，紋路類似於水波。最早這種紡織品是由絲做成，後來也會由棉線或人造纖維來呈現相同的效果。
長期以來，莫列波紋一直備受藝術家、科學家、數學家們的喜愛。除了藝術創作之外，莫列波紋也會應用於印刷、時尚、鈔票防偽、海洋探勘等領域。
2018年，一項讓整個科學界沸騰起來的研究也與莫列波紋相關。美國麻省理工學院物理系副教授 Pablo Jarillo-Herrero 領導的團隊在研究雙層石墨烯時發現，如果將其中一層石墨烯相對於另一層旋轉一個所謂的“魔力角（1.1°）”，就可以得到絕緣或者超導的狀態。此時，層疊的六邊形蜂窩狀圖案輕度偏移，產生出莫列波紋般的效果。
導讀
據美國羅格斯大學官網近日報道，該校研究人員領導的團隊發現，在“魔力角”扭轉雙層石墨烯中出現莫列波紋時，電子將自己組織成條紋狀，如同隊列中的士兵。這項發現為揭開材料物理學中最持久的一個謎團鋪平了道路。
背景
如果將兩個網格堆疊起來，然後將其中一個相對於另一個旋轉一定角度，你就可以看見一系列漂亮的干涉圖案，這種條紋名為“莫列波紋（moiré patterns）”。
（圖片來源：維基百科）
莫列波紋這個詞來源於法語：moiré, 它指的是一種紡織品，紋路類似於水波。最早這種紡織品是由絲做成，後來也會由棉線或人造纖維來呈現相同的效果。
長期以來，莫列波紋一直備受藝術家、科學家、數學家們的喜愛。除了藝術創作之外，莫列波紋也會應用於印刷、時尚、鈔票防偽、海洋探勘等領域。
2018年，一項讓整個科學界沸騰起來的研究也與莫列波紋相關。美國麻省理工學院物理系副教授 Pablo Jarillo-Herrero 領導的團隊在研究雙層石墨烯時發現，如果將其中一層石墨烯相對於另一層旋轉一個所謂的“魔力角（1.1°）”，就可以得到絕緣或者超導的狀態。此時，層疊的六邊形蜂窩狀圖案輕度偏移，產生出莫列波紋般的效果。
（圖片來源：MIT）
創新
近日，美國羅格斯大學領導的團隊發現，在石墨烯中出現莫列波紋時，電子將自己組織成條紋狀，如同隊列中的士兵。這項發現為揭開材料物理學中最持久的一個謎團鋪平了道路。
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據美國羅格斯大學官網近日報道，該校研究人員領導的團隊發現，在“魔力角”扭轉雙層石墨烯中出現莫列波紋時，電子將自己組織成條紋狀，如同隊列中的士兵。這項發現為揭開材料物理學中最持久的一個謎團鋪平了道路。
背景
如果將兩個網格堆疊起來，然後將其中一個相對於另一個旋轉一定角度，你就可以看見一系列漂亮的干涉圖案，這種條紋名為“莫列波紋（moiré patterns）”。
（圖片來源：維基百科）
莫列波紋這個詞來源於法語：moiré, 它指的是一種紡織品，紋路類似於水波。最早這種紡織品是由絲做成，後來也會由棉線或人造纖維來呈現相同的效果。
長期以來，莫列波紋一直備受藝術家、科學家、數學家們的喜愛。除了藝術創作之外，莫列波紋也會應用於印刷、時尚、鈔票防偽、海洋探勘等領域。
2018年，一項讓整個科學界沸騰起來的研究也與莫列波紋相關。美國麻省理工學院物理系副教授 Pablo Jarillo-Herrero 領導的團隊在研究雙層石墨烯時發現，如果將其中一層石墨烯相對於另一層旋轉一個所謂的“魔力角（1.1°）”，就可以得到絕緣或者超導的狀態。此時，層疊的六邊形蜂窩狀圖案輕度偏移，產生出莫列波紋般的效果。
（圖片來源：MIT）
創新
近日，美國羅格斯大學領導的團隊發現，在石墨烯中出現莫列波紋時，電子將自己組織成條紋狀，如同隊列中的士兵。這項發現為揭開材料物理學中最持久的一個謎團鋪平了道路。
扭轉雙層石墨烯中的莫列波紋示意圖（圖片來源：Eva Andrei/羅格斯大學新布倫瑞克分校）
他們的研究成果發表在《自然（Nature）》期刊上，將有助於找尋量子材料，例如工作在室溫下的超導體。這些材料將使得電力傳輸與電子器件更加高效，從而顯著降低能耗。
羅格斯大學新布倫瑞克分校藝術與科學學院物理與天文學系董事教授伊娃·Y·安德烈（Eva Y. Andrei）表示：“我們的研究成果，為揭開一種稱為‘扭轉雙層石墨烯（twisted bilayer graphene）’形式的石墨烯，與工作在室溫下的超導體之間關聯的祕密，提供了重要線索。”
技術
石墨烯，可從鉛筆使用的石墨中分離出來，成為只有一個碳原子厚度的碳薄片，其中的碳原子會組成蜂巢狀的網絡結構。
導讀
據美國羅格斯大學官網近日報道，該校研究人員領導的團隊發現，在“魔力角”扭轉雙層石墨烯中出現莫列波紋時，電子將自己組織成條紋狀，如同隊列中的士兵。這項發現為揭開材料物理學中最持久的一個謎團鋪平了道路。
背景
如果將兩個網格堆疊起來，然後將其中一個相對於另一個旋轉一定角度，你就可以看見一系列漂亮的干涉圖案，這種條紋名為“莫列波紋（moiré patterns）”。
（圖片來源：維基百科）
莫列波紋這個詞來源於法語：moiré, 它指的是一種紡織品，紋路類似於水波。最早這種紡織品是由絲做成，後來也會由棉線或人造纖維來呈現相同的效果。
長期以來，莫列波紋一直備受藝術家、科學家、數學家們的喜愛。除了藝術創作之外，莫列波紋也會應用於印刷、時尚、鈔票防偽、海洋探勘等領域。
2018年，一項讓整個科學界沸騰起來的研究也與莫列波紋相關。美國麻省理工學院物理系副教授 Pablo Jarillo-Herrero 領導的團隊在研究雙層石墨烯時發現，如果將其中一層石墨烯相對於另一層旋轉一個所謂的“魔力角（1.1°）”，就可以得到絕緣或者超導的狀態。此時，層疊的六邊形蜂窩狀圖案輕度偏移，產生出莫列波紋般的效果。
（圖片來源：MIT）
創新
近日，美國羅格斯大學領導的團隊發現，在石墨烯中出現莫列波紋時，電子將自己組織成條紋狀，如同隊列中的士兵。這項發現為揭開材料物理學中最持久的一個謎團鋪平了道路。
扭轉雙層石墨烯中的莫列波紋示意圖（圖片來源：Eva Andrei/羅格斯大學新布倫瑞克分校）
他們的研究成果發表在《自然（Nature）》期刊上，將有助於找尋量子材料，例如工作在室溫下的超導體。這些材料將使得電力傳輸與電子器件更加高效，從而顯著降低能耗。
羅格斯大學新布倫瑞克分校藝術與科學學院物理與天文學系董事教授伊娃·Y·安德烈（Eva Y. Andrei）表示：“我們的研究成果，為揭開一種稱為‘扭轉雙層石墨烯（twisted bilayer graphene）’形式的石墨烯，與工作在室溫下的超導體之間關聯的祕密，提供了重要線索。”
技術
石墨烯，可從鉛筆使用的石墨中分離出來，成為只有一個碳原子厚度的碳薄片，其中的碳原子會組成蜂巢狀的網絡結構。
（圖片來源：維基百科）
理論上，石墨烯是最薄、最硬、強度最高的材料，厚度僅為人類髮絲直徑的百萬分之一，硬度超過鑽石，強度勝過鋼鐵百倍。此外，石墨烯還具有卓越的導電性、導熱性、透光性。
羅格斯大學領導的團隊研究了由兩層石墨烯層疊並輕微錯位產生的扭轉雙層石墨烯。這樣就創造出了一個“扭轉角”，從而生成了隨著扭轉角變化而迅速變化的莫列波紋。
下圖中，左圖是由掃描隧道顯微鏡拍攝的，展現了“魔力角”扭轉雙層石墨烯中的莫列波紋；右圖是掃描隧道電荷光譜學分析（這項技術由伊娃·安德烈教授的研究小組發明）展現了相關的電子，如交替的正（藍色）和負（紅色）電荷條紋所示，這些條紋在左圖中展示的“魔力角”扭轉雙層石墨烯中形成。
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據美國羅格斯大學官網近日報道，該校研究人員領導的團隊發現，在“魔力角”扭轉雙層石墨烯中出現莫列波紋時，電子將自己組織成條紋狀，如同隊列中的士兵。這項發現為揭開材料物理學中最持久的一個謎團鋪平了道路。
背景
如果將兩個網格堆疊起來，然後將其中一個相對於另一個旋轉一定角度，你就可以看見一系列漂亮的干涉圖案，這種條紋名為“莫列波紋（moiré patterns）”。
（圖片來源：維基百科）
莫列波紋這個詞來源於法語：moiré, 它指的是一種紡織品，紋路類似於水波。最早這種紡織品是由絲做成，後來也會由棉線或人造纖維來呈現相同的效果。
長期以來，莫列波紋一直備受藝術家、科學家、數學家們的喜愛。除了藝術創作之外，莫列波紋也會應用於印刷、時尚、鈔票防偽、海洋探勘等領域。
2018年，一項讓整個科學界沸騰起來的研究也與莫列波紋相關。美國麻省理工學院物理系副教授 Pablo Jarillo-Herrero 領導的團隊在研究雙層石墨烯時發現，如果將其中一層石墨烯相對於另一層旋轉一個所謂的“魔力角（1.1°）”，就可以得到絕緣或者超導的狀態。此時，層疊的六邊形蜂窩狀圖案輕度偏移，產生出莫列波紋般的效果。
（圖片來源：MIT）
創新
近日，美國羅格斯大學領導的團隊發現，在石墨烯中出現莫列波紋時，電子將自己組織成條紋狀，如同隊列中的士兵。這項發現為揭開材料物理學中最持久的一個謎團鋪平了道路。
扭轉雙層石墨烯中的莫列波紋示意圖（圖片來源：Eva Andrei/羅格斯大學新布倫瑞克分校）
他們的研究成果發表在《自然（Nature）》期刊上，將有助於找尋量子材料，例如工作在室溫下的超導體。這些材料將使得電力傳輸與電子器件更加高效，從而顯著降低能耗。
羅格斯大學新布倫瑞克分校藝術與科學學院物理與天文學系董事教授伊娃·Y·安德烈（Eva Y. Andrei）表示：“我們的研究成果，為揭開一種稱為‘扭轉雙層石墨烯（twisted bilayer graphene）’形式的石墨烯，與工作在室溫下的超導體之間關聯的祕密，提供了重要線索。”
技術
石墨烯，可從鉛筆使用的石墨中分離出來，成為只有一個碳原子厚度的碳薄片，其中的碳原子會組成蜂巢狀的網絡結構。
（圖片來源：維基百科）
理論上，石墨烯是最薄、最硬、強度最高的材料，厚度僅為人類髮絲直徑的百萬分之一，硬度超過鑽石，強度勝過鋼鐵百倍。此外，石墨烯還具有卓越的導電性、導熱性、透光性。
羅格斯大學領導的團隊研究了由兩層石墨烯層疊並輕微錯位產生的扭轉雙層石墨烯。這樣就創造出了一個“扭轉角”，從而生成了隨著扭轉角變化而迅速變化的莫列波紋。
下圖中，左圖是由掃描隧道顯微鏡拍攝的，展現了“魔力角”扭轉雙層石墨烯中的莫列波紋；右圖是掃描隧道電荷光譜學分析（這項技術由伊娃·安德烈教授的研究小組發明）展現了相關的電子，如交替的正（藍色）和負（紅色）電荷條紋所示，這些條紋在左圖中展示的“魔力角”扭轉雙層石墨烯中形成。
（圖片來源：Yuhang Jiang/羅格斯大學新布倫瑞克分校）
2010年，安德烈團隊發現，扭轉雙層石墨烯形成的莫列波紋除了賞心悅目之外，還會對材料電子特性產生顯著的影響。這是因為，莫列波紋減緩了在石墨烯中導電並以極快速度從互相身邊飛馳而過的電子的速度。
在約1.1°的扭轉角（也稱為“魔力角”）的情況下，這些電子幾乎完全停止運動。這些“懶洋洋”的電子開始相互察覺，並與其鄰居相互作用併產生同步效果。因此，這種材料獲得了令人驚歎的特性，例如超導性或者磁性。
團隊採用安德烈課題組發明的技術去研究扭轉雙層石墨烯，發現電子將自己組織成條紋狀。這種狀態非常強健，難以打破。
價值
安德烈表示：“我們團隊發現，這個特徵與高溫超導體中觀察到的特徵非常相似，從而為這些系統之間的深層次聯繫提供了新的證據，也為揭開它們的持久祕密開闢了道路。”
關鍵字
石墨烯、超導體、莫列波紋
參考資料
【1】Yuhang Jiang, Xinyuan Lai, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Kristjan Haule, Jinhai Mao, Eva Y. Andrei. Charge-order and broken rotational symmetry in magic angle twisted bilayer graphene. Nature, 2019; DOI: 10.1038/s41586-019-1460-4
【2】https://news.rutgers.edu/physicists-make-graphene-discovery-could-help-develop-superconductors/20190731#.XUUdTEF5uVZ
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