Nature:范德华异质结构中的新发现 – 材料牛
一、范德发现【科学背景】
在过去的华异几十年中,人们一直在努力实验性地探索Luttinger液体。质结在一维金属、构中半导体纳米线、材料拓扑边缘态和双晶界缺陷中观察到了弱相互作用的范德发现Luttinger液体,其中自旋-电荷分离和隧道概率的华异幂律缩放已被观察到。然而,质结由于不可避免的构中弱无序和杂散场的影响,表征低密度下的材料强相互作用一维电子更加困难。
悬空的范德发现半导体碳纳米管为探索低密度区域提供了一个有用的平台,在碳纳米管的华异电传输和扫描单电子晶体管(SET)测量中观察到了Wigner晶体化的迹象。然而,质结即使是构中这些纳米管中的少数电子Wigner晶体也因无序而严重畸变,从而阻碍了对准长程有序性的材料研究以及从强相互作用Wigner晶体到弱相互作用Luttinger液体的交叉。实验上表征耦合Luttinger液体阵列更具挑战性,因为缺乏合适的平台。已经提出高温超导体的条纹相和扭曲的WTe2中的各向异性摩尔超晶格可能提供耦合的一维电子链,但这些材料的微观描述仍然缺乏。
二、【创新成果】
近日,加州大学伯克利分校研究人员证明范德华异质结构中的层堆叠畴壁(DW) 是探索一维卢廷格液体中自旋和轨道量子行为的理想平台,具有可调相互作用强度。堆叠的DW可以以孤立形式(产生单个一维电子链)或作为自组装的周期性卢廷格液体阵列形成。DW的一个优点是它们嵌入在二维范德华异质结构中,这些结构表现出低结构无序,并促进方便的电子器件制造和表征。使用扫描隧道显微镜(STM),作者直接成像了在不同相互作用机制下,通过电子密度调节的基于DW的Luttinger液体的演变,揭示了新的量子现象。
图1(a)STM测量门控双层WS2器件的示意图。(b)双层WS2中堆叠DWs的典型STM形貌图像。© 2023 Springer Nature
实验装置涉及集成到STM中的60°扭曲双层WS2器件。这种人工堆叠在双层WS2中引入了畴壁(DW),从而创建了一个研究Luttinger液体行为的平台。双层WS2放置在石墨背栅上方的六方氮化硼(hBN)薄片上,并使用石墨烯纳米带接触电极来最大限度地降低器件电阻。
图2(a)一维Wigner晶体的隧道电流测量。(b)表中列出了图a中显示的图像的电子间距和相应的无量纲参数值。© 2023 Springer Nature
在低电子密度下,孤立的DW表现出一维Wigner晶体形成,其中电子形成由长程库仑相互作用稳定的准长程有序晶格。随着电子密度的增加,观察到从一维Wigner晶体到二聚Wigner晶体的交叉,然后到弱相互作用的Luttinger液体。这种交叉的特点是隧道电流图和快速傅里叶变换(FFT)分析的变化,揭示了与各种电子密度状态相对应的不同周期结构。
图3一维Wigner-Friedel交叉。(a)隧道电流图的演变。(b)隧道电流的二维图。(c)图b数据的快速傅里叶变换(FFT)。(d)有限一维电子链的局部电子密度分布的密度矩阵重整化群(DMRG)计算结果,作为平均密度的函数。(e)图d结果的FFT。© 2023 Springer Nature
图4一维DW阵列中电子晶体到近晶相的转变。(a-h)隧道电流图。(i-p)a-h图像的二维FFT图。© 2023 Springer Nature
该研究扩展到DW阵列,揭示了链内和链间相互作用之间的相互作用所产生的丰富现象。在低电子密度下,DW Wigner晶链呈现出交错结构,形成各向异性的二维电子晶格。这种配置最大限度地减少了DW之间的相互作用,从而创建了新的结晶相。在较高的电子密度下,这种交错相转变为电子近晶液晶相。该相的特征是相邻Wigner晶体之间空间相干性的丧失,类似于传统液晶中观察到的转变。2D FFT 图证实了晶体到近晶相的转变,低密度下的尖锐衍射峰转变为较高密度下的漫射线,反映了 DW 间相干性的损失。
该研究证明了范德华异质结构中的层堆叠畴壁(DW)形成广泛可调的Luttinger液体系统,以“Imaging tunable Luttinger liquid systems in van der Waals heterostructures”为题发表在国际顶级期刊Nature上,引起了相关领域研究人员热议。
三、【科学启迪】
综上所述,本文展示了由范德华异质结构中的层堆叠DWs产生的不同单轴应变,为探索Luttinger液体物理学提供了巨大的机会。虽然作者使用了简单的二维半导体WS2作为模型系统,但类似的孤立DWs和周期性DW阵列可以在任何具有单轴应变的二维双层材料中实现。在新的范德华异质结构中,如二维电荷密度波材料、二维磁性材料和二维超导体,可能会从DWs中出现各种奇异的Luttinger液体现象。
原文详情:Hongyuan Li, Ziyu Xiang, Tianle Wang, Mit H. Naik, Woochang Kim, Jiahui Nie, Shiyu Li, Zhehao Ge, Zehao He, Yunbo Ou, Rounak Banerjee, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Sefaattin Tongay, Alex Zettl, Steven G. Louie, Michael P. Zaletel, Michael F. Crommie & Feng Wang. Imaging tunable Luttinger liquid systems in van der Waals heterostructures. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07596-6
本文由景行撰稿
(责任编辑:)
- 唐本忠院士团队Adv. Funct. Mater.:苝两酰亚胺替换的三苯乙烯有机收光质料及其功能钻研 – 质料牛
- Nat. Co妹妹un.: 挨算水战无序挨算助力基于水钠锰矿的水系钠离子电池 – 质料牛
- 中科院&北京财富小大教Adv. Mater.:红色碳量子面异化的 SnO2为电子传输层的钙钛矿太阳能电池效力抵达 22.77% – 质料牛
- 好国签证愈去愈易拿了,不如往新减坡做科研吧 ——新减坡质料规模小大牛汇总 – 质料牛
- 天津小大教Adv. Energy Mater.:本位睁开超薄Co3O4/碳布一体化电极提降柔性锌空电池功能 – 质料牛
- 本神4月13日逐日一题谜底是甚么
- Advanced Science:双重包裹FeOOH量子面可正不才电压离子液体中真现卓越的能量存储 – 质料牛
- 北京财富小大教ACS Nano:“下推伸”战“超锐敏”两者兼患上的人体肌肉仿去世自建复水凝胶用做应变战温度传感器 – 质料牛
- 诺奖患上主“短缺好”老爷爷新做Adv. Energy Mater.:石朱壳包覆的金属电催化剂用于碱性溶液中析氧、析氢战氧复原复原 – 质料牛
- 本神4月13日逐日一题谜底是甚么
- 北京财富小大教:自建数据库&数据驱动新质料设念研收 – 质料牛
- 院士齐上阵!看李亚栋、李灿、宽杂华、俞书宏、于凶黑、施剑林、韩布兴、侯开国、张涛等催化规模新仄息 – 质料牛
- 今日Science:定背附着经由历程组成战分解下能晶界迷惑五重孪晶 – 质料牛
-
上期的文章中讲到凭证成型特色,可能将雷达吸波质料分为涂敷型吸波质料战挨算型吸波质料。传统的涂敷型雷达吸波质料正在真践的工程操做中借是存正在一系列的问题下场,好比现有的吸波涂层收受频带较窄,不能知足今世 ...[详细]
-
Adv. Mater.:两维范德华同量挨算的新机缘:建制陡坡晶体管 – 质料牛
【引止】比去多少年去,金属热源CS)被感应是真现陡坡场效应晶体管FET)的实用蹊径。除了抉择具备所需态稀度-能量关连D(E))的源质料中,设念栅可调沟讲势垒的源-沟讲界里临CS-FET至关尾要。可是, ...[详细] -
【引止】经由多少十年的去世少,纳米质料的分解制备已经真现了其组分、尺寸战形貌上的精确克制。种种纳米级晶体已经由历程别致的分解足腕被怪异的制备进来,好比等离子体金属纳米粒子、金属硫族化物量子面战多组分的 ...[详细]
-
中科小大Adv. Mater.: 耐受温度修正的超弹性战抗颓丧碳纳米纤维气凝胶 – 质料牛
【布景介绍】具备超弹性战抗颓丧性的沉量可缩短质料,特意是其中顺应广漠广漠豪爽温度规模的质料,是航空航天、机械缓冲、能量阻僧战硬机械人等规模的幻念质料。良多低稀度的散开物泡沫是下度可缩短的,但它们正在一 ...[详细] -
直良体教授团队Joule综述: 石朱烯仄台操做于智能的产电与能量存储 – 质料牛
【引止】化石燃料的凋谢战齐球变热的真践匆匆使人类不竭天探供可再去世的能源,期看以可延绝去世少的格式去知足人类日益删减的能源需供。传统的可再去世能源,如太阳能、潮汐能、天热能、水力收电、风力收电等正在远 ...[详细] -
北开小大教参研钙钛矿量子面量子干涉效应最新功能宣告于《Nature Co妹妹unications》 – 质料牛
论文截图远期,北开小大教电子疑息与光教工程教院光电子薄膜器件钻研所李跃龙副教付与厦门小大教洪文晶传授课题组、英国兰卡斯特小大教Colin Lambert教授团队经由历程开做,正在钙钛矿量子面量子干涉 ...[详细] -
Chem. Mater.启里: 镍异化层状两氧化锰Birnessite删减钠离子赝电容储能 – 质料牛
引止钠离子水相电化教储能相对于非水相系统具备低老本战下牢靠功能。氧化锰是正在水相电池中具备远景的电极质料,特意是两氧化锰Birnessite有小大于7Å的层间距以嵌进与脱出钠离子而且能贯勾通接挨算晃动 ...[详细] -
MIT的李巨团队Nature Energy:梯度富锂氧化物正极颗粒通太下温熔融盐处置停止氧气释放 – 质料牛
【布景介绍】随着传统锂过渡金属氧化物LiMO2,M=Ni、Co、Mn)正极的能量稀度下限接远700 Wh kg-1,异化阳离子战阳离子氧化复原复原HACR)正极、杂阳离子氧化复原复原LinS战LinO ...[详细] -
海马为甚么狂卖400套房?巨盈16亿 网友怼:专一炒房吧文章做者:网友浑算宣告时候:2019-05-17 01:49:41去历:www.down6.com5月15日早间,*ST海马报告布告称,为劣化战 ...[详细]
-
俄亥俄州坐小大教&佐治亚理工教院 Adv. Mater.: 中形影像与快捷形变的完好散漫 – 磁驱中形影像下份子质料 – 质料牛
【引止】中形可编程硬质料Shape-progra妹妹able soft materials)是指具备感知情景饱动光、温度、干度、电场、磁场等)才气并做出形变吸应的一系列智能复开硬质料,他们同样艰深具备 ...[详细]
- 海中玩幻塔国服频仍掉踪降线? 嘀嗒减速器助力晃动不卡顿
- 《暗区困绕》新钝测试今日启动 五小大仄台主播带队挨响先锋挑战赛!
- 腾讯视频若何配置频讲
- 浙小大崇下崇下、缓志康/马里兰小大教王秋去世 Adv. Mater.:突破极限!超浓水系电解量助力下功能水系电池 – 质料牛
- 周游星空,共筑酣梦 《光与夜之恋》羁梦星愿行动明日上线
- 中科院化教所侯剑辉&许专为团队Joule:n型异化有机份子簇做为下效力率有机太阳能电池的新型空穴传输质料 – 质料牛
- 《鸿猷回去》品量降级,带您看浑纷比方样的小大天下
- 黄维/陈永华/冉晨鑫 Adv. Mater.综述:溶剂工程助力小大批量制备钙钛矿太能电池的最新仄息 – 质料牛
- 今日Nature:多齿配体处置真现异化卤化物钙钛矿LEDs的带隙晃动性工程 – 质料牛
- 商汤医疗小大模子助力强势群体,挨制渐冻症专属互动助足