按特定順序堆疊5層石墨烯，鉛筆芯巧變電子“黃金”

美國(guó)麻省理工學(xué)院（mit）物理學(xué)家們按照特定順序?qū)⒍逊e的5層超薄膜石墨烯碎片分離出來(lái)，將石墨或鉛筆芯做成了黃金材料。通過(guò)調(diào)整這些材料，可以表現(xiàn)出天然石墨中所沒(méi)有的3個(gè)重要特性。這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然納米技術(shù)》號(hào)。

mit研究組以正確的順序?qū)⑹?層堆積起來(lái)，發(fā)現(xiàn)了石墨的獨(dú)特性質(zhì)。這些五層菱形堆積石墨烯可以顯示絕緣、磁性或拓?fù)涞奶匦?，這意味著在材料物理學(xué)中革命性的納米顯微鏡技術(shù)的重要發(fā)現(xiàn)。

石墨由碳組成，而石墨烯由單一碳原子排列成六角形。石墨烯在20年前分離后一直是研究的焦點(diǎn)。此前，研究人員發(fā)現(xiàn)，將石墨板堆起來(lái)，以細(xì)微的角度扭曲，可以賦予材料從超導(dǎo)到磁性等新的特性。

另外，還發(fā)現(xiàn)了按照一定順序排列的5層石墨烯表現(xiàn)出在材料內(nèi)部移動(dòng)的電子之間通信的電子結(jié)合現(xiàn)象的“魔力”等特性，在電子領(lǐng)域可以被稱為“黃金材料”。研究組噴射的材料是5層菱形層石墨烯，厚度只有10億分之?dāng)?shù)米。分離這種材料的關(guān)鍵是散射型近距離掃描光學(xué)顯微鏡，它能快速且相對(duì)低廉地確定材料的各種重要特性。

團(tuán)隊(duì)將電極連接到一個(gè)由氮化硼“面包”組成的小三明治結(jié)構(gòu)上，用其他電壓調(diào)節(jié)了系統(tǒng)。結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)了三種不同電子數(shù)的變化，這些物質(zhì)可能是絕緣物質(zhì)、磁性物質(zhì)和位相力學(xué)物質(zhì)。

根據(jù)研究人員的解釋，從本質(zhì)上講，拓?fù)洳牧显试S電子在材料的邊緣不受阻礙地運(yùn)動(dòng)，但不能從中間穿過(guò)。電子沿著材料邊緣的“高速公路”向一個(gè)方向前進(jìn)，這條高速公路被材料中心的中央線隔開(kāi)。因此，相位幾何材料的邊緣是完美的導(dǎo)體，中心是絕緣體。

這一成果為研究強(qiáng)相關(guān)、拓?fù)湮锢淼刃骂I(lǐng)域開(kāi)辟了道路。

信息化時(shí)代的摩天大樓雖然建在硅等非常常見(jiàn)的元素上，但再華麗的大廈也會(huì)受到地基的制約。信息化時(shí)代發(fā)展到什么程度，我們就切實(shí)需要新的要素來(lái)建造新的大廈。根據(jù)本文，將單一石墨烯堆疊起來(lái)，材料就具有神奇的性能。碳比硅更常見(jiàn)，將成為未來(lái)信息技術(shù)的媒介。碳材料可以做任何事情。最堅(jiān)硬、最軟、絕緣體、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體、絕熱、超導(dǎo)、吸光、完全透光……但要想挖掘碳的潛力，必須依靠數(shù)十年的實(shí)驗(yàn)和研究開(kāi)發(fā)的積累。表面上看是最奇特，最普通的植物，但不容易形成。