扭曲的双层石墨烯可以与光共舞

当两层石墨烯一层一层地放在另一层之上，并以很小的角度在它们之间扭曲时，就会形成“莫尔条纹”，并且系统的物理特性已被证明发生了巨大的变化。特别是，在接近 1 度的“魔术”角时，电子显着​​减速，有利于电子之间的相互作用。这种相互作用在扭曲的双层石墨烯中产生了一种新型的超导性和绝缘相。连同过去三年发现的许多其他迷人特性，这种材料已被证明显示出极其丰富的物理现象，但最重要的是，它已被证明是一种易于控制的量子材料。现在，尽管这种由碳制成的材料表现出惊人的多样化状态，

在最近发表在《自然物理学》上的一项工作中，ICFO 研究人员 Niels Hesp、Iacopo Torre、David Barcons-Ruiz 和 Hanan Herzig Sheinfux，由 ICFO Frank Koppens 的 ICREA 教授与 Pablo Jarillo-Herrero 教授的研究小组合作( MIT)、Marco Polini 教授(比萨大学)、Efthimios Kaxiras 教授(哈佛)、Dmitri Efetov 教授(ICFO)和 NIMS()发现，扭曲的双层石墨烯可用于引导和控制光纳米尺度。由于光与材料中电子的集体运动之间的相互作用，这成为可能。

通过利用等离子激元的特性，其中电子和光作为一个相干波一起移动，科学家们能够观察到等离子激元在材料中传播，同时被强烈限制在材料中，直至纳米级。此外，通过观察材料中发生的不寻常的集体光学现象，他们能够了解电子的类型特性。这种对传播光的观察仅限于纳米级，可用作气体和生物分子光学传感的平台。

为了获得这一发现的结果，该团队使用了近场显微镜，该显微镜可以以 20 纳米的空间分辨率探测光学特性，该分辨率超出了衍射极限。简而言之，科学家们拿了两层石墨烯，把它们一层一层地放在另一层上面，同时将它们扭曲到接近魔角的位置，然后在室温下，用红外光照射纳米尺寸的点上的材料。他们发现等离子激元的行为与通常的等离子激元非常不同，例如在金属或石墨烯中，这种偏差与双层石墨烯莫尔超晶格内电子的特殊运动有关。

这项工作为低温下扭曲双层石墨烯的奇异相的纳米光学研究奠定了第一块石头。特别是，它证明了扭曲双层石墨烯是一种非凡的纳米光子材料，特别是因为它是集体激发的本征(不需要外部电压)宿主。

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