魔角石墨烯，少年班毕业生曹原今再发2篇Nature

云开月明 · 发表于 2020-5-7 10:33:46

本帖最后由云开月明于 2020-5-7 11:59 编辑

魔角石墨烯王者归来——美东时间2020年5月6日，麻省理工学院Pablo Jarillo-Herrero教授与博士生曹原等又背靠背连刊两篇《自然》（Nature），介绍魔角石墨烯研究的新突破。曹原是中国科学技术大学10级少年班校友与郭沫若奖学金获得者。

曹原在第一篇论文《Mapping the twist-angle disorder and Landau levels in magic-angle graphene》是共同第一作者。而另一篇《Tunable correlated states and spin-polarized phases in twisted bilayer–bilayer graphene》则是第一作者与共同通讯作者。

第一篇论文

第二篇论文

据《纳米人》微信公号介绍：在第一篇Nature论文中，研究人员致力于通过对扭转角的控制，将魔角特性推广到其他二维研究体系，以调谐和控制电子-电子相互作用的强度，实现相似的物理行为。他们采用了一种全新的魔角石墨烯体系：基于小角度扭曲的双层-双层石墨烯（TBBG）。该体系由两层旋转的伯纳尔堆叠的双层石墨烯组成，TBBG具有丰富的相图，具有可调的相关绝缘体状态，对扭转角和电场位移场都高度敏感。值得一提的是，与魔角扭曲双层石墨烯不一样的是，在该体系中的相关态对磁场响应，证明了自旋极化基态的存在。这些结果对于探索多平带扭曲超晶格中扭曲角和电场控制的相关相态起到了重要推动作用。

另一篇论文中，Jarillo-Herrero教授与曹原等人致力于研究扭曲角的分布信息。他们以六方氮化硼（hBN）封装的MATBG为研究对象，使用纳米级针尖扫描超导量子干涉装置（SQUID-on-tip）获得处于量子霍尔态的朗道能级的断层图像，并绘制了局部θ变化图。该设备的相对精度达到0.002度，空间分辨率为几个莫尔周期。研究发现，θ无序程度与MATBG传输特性的质量之间存在相关性。即使是使用最先进的设备，其θ的局部变化也高达0.1度。而且，MATBG中的相关状态相对于扭曲角的异常特别脆弱。总之，这项研究证明了θ无序作的重要性，为相关物理现象的实现和应用提供了指导。

两年前，2018年3月6日，《自然》连刊两文报道石墨烯超导重大发现，第一作者均为中国科大10级少年班校友曹原。

2018年3月5日《自然》以背靠背长文形式在网站刊登了重大研究成果，甚至来不及排版，文章还配以第三篇文章作为评述前述成果。值得一提的是：曹原还和导师分享了其中一文的共同通讯作者。通讯作者通常由教授等课题组长担任。曹原成为通讯作者，表明他是论文的主要创意贡献者之一。这是曹原当时赠给两天后年满40周岁的中国科大少年班的厚礼。

论文地址：

1. Yuan Cao et al. Tunable correlated states and spin-polarized phases in twisted bilayer–bilayer graphene. Nature 2020

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2260-6

2. A. Uri et al. Mapping the twist-angle disorder and Landau levels in magic-angle graphene. Nature 2020.

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2255-3