科技日報記者 劉霞
美國和日本科學(xué)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(zhuǎn)角調(diào)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(zhuǎn)等。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《自然》雜志。
加州大學(xué)伯克利分?？茖W(xué)家認為，這項研究擴展了科學(xué)家操控低維量子材料的能力，也為研究新型2D和3D混合結(jié)構(gòu)鋪平了道路，在凝聚態(tài)物理、量子技術(shù)等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)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(zhuǎn)角度達到約1.1°的“魔角”時，就能“變身”為超導(dǎo)體。這一發(fā)現(xiàn)讓人們對新量子技術(shù)滿懷期待，“轉(zhuǎn)角電子學(xué)”應(yīng)運而生。
然而，要想透徹研究扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，必須制備數(shù)十到數(shù)百種不同配置的轉(zhuǎn)角石墨烯結(jié)構(gòu)，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(zhuǎn)角調(diào)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(zhuǎn)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(chǔ)上，他們發(fā)現(xiàn)了該結(jié)構(gòu)非線性光學(xué)性質(zhì)內(nèi)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(nèi)，人們從未想到會在非線性光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)。
研究團隊表示，除用于轉(zhuǎn)角電子學(xué)領(lǐng)域外，MEGA2D平臺也可用于可調(diào)諧集成光源和量子計算等領(lǐng)域。他們還希望借助該平臺，厘清扭轉(zhuǎn)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。
總編輯圈點：
以石墨烯為代表的二維材料“家族”，是近年來材料領(lǐng)域的研究熱點。這類材料往往具有獨特性能優(yōu)勢，在高科技領(lǐng)域擁有廣闊應(yīng)用前景。不過，科學(xué)界對二維材料的研究猶處于起步階段，對其性能的認知仍在不斷提升，對其制備和操控還存在不少待攻克的難題。這意味著，科學(xué)家需要在二維材料研究的方法、工具上持續(xù)探索和創(chuàng)新，從而為推動二維材料相關(guān)研究向縱深發(fā)展鋪平道路。
