曹原 95后曹原7连杀 一周发两篇Nature 每次都是枯燥的感觉

石墨烯司机曹原又发《自然》了!7天2篇论文,到目前为止,他已经发表了7篇Nature论文。除了羡慕这位在科研上“走花道”的年轻学者,他也祝福他:仰望星空空一路顺风!

曹原的主要工作是研究在堆叠的双层石墨烯中,当一层相对于另一层以非常小的角度旋转时会发生什么。根据一种理论,这种扭曲将极大地改变石墨烯的行为,但许多物理学家对此表示怀疑。曹原决心创造这种以微妙角度扭曲的双层石墨烯,并发现了一些奇怪的现象。
当对石墨烯施加弱电场并冷却到绝对零度以上1.7度时,导电石墨烯将成为绝缘体。这一发现本身并不令人惊讶。

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曹原说:“我们已经预料到这将对整个领域产生很大的影响。但更好的消息还在后面:只要稍微调整一下电场,扭曲的双层石墨烯就可以变成超导体,让电子以零电阻流动。他们在第二个样本中观察到了同样的现象,最终用自己的眼睛证实了他们所看到的。

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论文:https://www.nature.com/articles/nature26160
通过简单的旋转,原子厚度的碳材料可以产生复杂的电子态,这使得物理学家争相对其他扭曲二维材料的奇异行为进行实验。一些物理学家甚至希望石墨烯能够解释为什么复杂的材料会在更高的温度下变成超导体。
哥伦比亚大学物理学家科里·迪恩说:“我们接下来可以做的事情太多了,未来的机会是巨大的。」
成功地将平行双层石墨烯扭转到1.1°左右的魔角需要一定的试错,但曹原很快就掌握了一个可靠的方法。杰瑞罗-赫雷罗认为曹原的实验技能非常重要。
曹原独创的方法是将单层石墨烯撕开,形成同向的双层石墨烯,然后在此基础上进行微调校准。曹原还调整了低温系统,以达到一个可以使超导状态更加显著的温度。
2020年5月6日,时隔两年,曹原又两次连发《自然》,讲述团队在“魔角石墨烯”研究方面取得的新进展。
在第一篇论文中,作者提出了一种基于小角度扭曲双层石墨烯的高度可调系统,该系统由两个旋转的伯纳尔堆叠双层石墨烯组成。该系统相图丰富,相关绝缘状态可调,对扭转角和电位移场的应用高度敏感。

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【曹原 95后曹原7连杀 一周发两篇Nature 每次都是枯燥的感觉】通过实验,作者证明了在扭曲范德瓦尔斯异质结构中实现可调谐电子关联的实验研究是可能的。
这种新颖的自由度和对扭转角的控制应该在其他二维系统中也是通用的,并且可能表现出类似的相关物理行为,使得调谐和控制电子-电子相互作用的强度成为可能。
在第二篇论文中,作者进一步讨论了扭曲角的分布信息,并解释了扭曲角无序对量子霍尔效应的影响。

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魔角扭曲双层石墨烯的超导性能取决于中间层的扭曲角度。本文作者利用纳米级针尖扫描超导量子干涉装置获得了量子霍尔态下朗道能级的层析图像,并绘制了局部θ变化图。
本文确立了θ扰动作为非常规扰动类型的重要性,使畸变角梯度可用于“能带结构”工程,实现相关现象和器件应用中的栅极可调内置平面电场。

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