石墨烯片中人工磁场的奇怪行为

这种简单的石墨烯片被称为狄拉克锥，因为其电子结构中的量子现象，以纪念英国理论物理学家保罗狄拉克(1902-1984)，他在1933年获得了诺贝尔物理学奖。

如果它包括两个叠加的石墨烯片，系统就变得更加有趣，一个在自己的平面内非常轻微地旋转，这样两个碳晶格中的孔就不再完全重合。

对于特定的扭曲角度，双层石墨烯系统表现出奇特的性质，例如超导性(对电流的零电阻)。

由巴西物理学家Aline Ramires和瑞士联邦理工学院(ETH Zurich)的西班牙裔研究员Jose Lado进行的一项新研究表明，在这样的系统中施加电场的效果与向两个对齐的石墨烯片施加极强的磁场相同。

近日，一篇关于这项研究的文章发表在《物理评论快报》上，并入选本期封面。也可以从arXiv平台下载。

拉米雷斯是圣保罗州立大学理论物理研究所(IFT-UNESP)和南美基金会研究所(ICTP-SAIFR)的研究员。她得到了FAPESP圣保罗研究基金会年轻研究员的资助。

拉米雷斯说，“我做了分析，计算得到了拉多的验证。”“它可以通过电场控制石墨烯的电子性质，产生一个人工但有效的磁场，其强度远远大于可以施加的真实磁场。”

她解释说，两个石墨烯片必须足够近，以便一个电子轨道与另一个电子轨道相互作用。

这意味着分离接近约1埃(10-10米或0.1纳米)，这是石墨烯中两个碳原子之间的距离。

另一个要求是每块板和另一块板之间的扭转角要小，小于1度( 1)。

虽然它完全是理论性的(解析和数值)，但这项研究具有明显的技术潜力，因为它表明石墨烯等多功能材料可以在尚未开发的方案中操作。

先前提出的人造磁场是基于施加力使材料变形。我们的建议能够以更高的精度控制这些区域的产生。这可能有实际应用，”拉米雷斯说。

人工磁场引起的奇异物质状态与石墨烯片中出现“赝朗道能级”有关。

朗道能级(Landau level)——以苏联物理学家和数学家列夫朗道(Lev Landau，1908-1968)命名，他在1962年获得了诺贝尔物理学奖——是一种量子现象。在磁场存在的情况下，带电粒子只能占据具有离散能量的轨道值。每个朗道能级的电子数与外加磁场的大小成正比。

“这些状态位于空间；当粒子在这些层次上相互作用时，相互作用要比平常强得多。赝朗道能级的形成解释了为什么人工磁场可以产生超导或旋转液体等外特性。材料，”拉米雷斯说。

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