量子材料探索可以从弯曲的石墨烯中受益

根据罗格斯大学领导的研究，石墨烯是一种用于铅笔的极薄的二维石墨层，当它附着在平面上时会在冷却时弯曲，从而产生美丽的褶皱图案，这可能有助于寻找新型量子材料和超导体《自然》杂志。

量子材料包含具有特殊性质的强相互作用电子，例如纠缠轨迹，可以为超快量子计算机提供构建模块。它们还可以成为超导体，通过提高电力传输和电子设备的效率来减少能源消耗。

“我们在石墨烯中发现的屈曲模拟了当今磁体技术无法实现的巨大磁场的影响，导致材料的电子特性发生巨大变化，”主要作者、新不伦瑞克罗格斯大学艺术与科学学院物理与天文学系理事会教授 Eva Y. Andrei 说。“柔性材料上层压石墨烯等刚性薄膜的屈曲正在取得进展作为可拉伸电子产品的平台，具有许多重要应用，包括类眼数码相机、能量收集、皮肤传感器、微型机器人等健康监测设备和智能手术手套。我们的发现为开发用于控制纳米机器人的设备开辟了道路，这些设备有朝一日可能会在生物诊断和组织修复中发挥作用。”

安德烈说，科学家们研究了弯曲的石墨烯晶体，当它们冷却时，它们的特性会发生根本变化，从而创造出具有电子减速、相互感知和强烈相互作用的新材料，从而使超导和磁性等迷人现象的出现成为可能。 .

科学家们使用高科技成像和计算机模拟表明，石墨烯放置在由二硒化铌制成的平坦表面上，当冷却到绝对零以上 4 度时会弯曲。对石墨烯中的电子来说，屈曲形成的山峦和山谷景观就像巨大的磁场。根据安德烈的说法，这些伪磁场是一种电子错觉，但它们充当了真正的磁场。

“我们的研究表明，二维材料的屈曲可以显着改变它们的电子特性，”她说。

据安德烈说，接下来的步骤包括开发具有新颖电子和机械特性的弯曲二维材料的方法，这些材料可能有益于纳米机器人和量子计算。

第一作者为毛金海，原物理与天文系副研究员，现为科学院大学研究员。

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