科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

美國(guó)和日本科學(xué)家開(kāi)發(fā)出全球首個(gè)基于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）的二維（2D）材料原位轉(zhuǎn)角調(diào)控平臺(tái)。這個(gè)指甲大小的平臺(tái)名為“MEGA2D”，具備高度靈活性和精確度，可通過(guò)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)伯克利分校科學(xué)家認(rèn)為，這項(xiàng)研究擴(kuò)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(dāng)兩層平行石墨烯之間的扭轉(zhuǎn)角度達(dá)到約1.1°的“魔角”時(shí)，就能“變身”為超導(dǎo)體。這一發(fā)現(xiàn)讓人們對(duì)新量子技術(shù)滿懷期待，“轉(zhuǎn)角電子學(xué)”應(yīng)運(yùn)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(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而且，對(duì)兩片單層原子進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)角調(diào)控也很難實(shí)現(xiàn)。此次團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出的MEGA2D平臺(tái)有望克服這些難題。

使用MEGA2D平臺(tái)，團(tuán)隊(duì)借助少量樣品，對(duì)轉(zhuǎn)角六方氮化硼（石墨烯的近親）的多種特性進(jìn)行了研究，并測(cè)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(shuō)，這些漩渦類似于“半斯格明子”。斯格明子是一種拓?fù)錅?zhǔn)粒子，存在于一些磁性材料內(nèi)，人們從未想到會(huì)在非線性光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)。

研究團(tuán)隊(duì)表示，除用于轉(zhuǎn)角電子學(xué)領(lǐng)域外，MEGA2D平臺(tái)也可用于可調(diào)諧集成光源和量子計(jì)算等領(lǐng)域。他們還希望借助該平臺(tái)，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(gè)單層2D材料通過(guò)范德華力組裝而成的材料。

總編輯圈點(diǎn)：

以石墨烯為代表的二維材料“家族”，是近年來(lái)材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。這類材料往往具有獨(dú)特性能優(yōu)勢(shì)，在高科技領(lǐng)域擁有廣闊應(yīng)用前景。不過(guò)，科學(xué)界對(duì)二維材料的研究猶處于起步階段，對(duì)其性能的認(rèn)知仍在不斷提升，對(duì)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(dòng)二維材料相關(guān)研究向縱深發(fā)展鋪平道路。