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
-
东华小大教史背阳教授团队Chem. Soc. Rev.综述: 构建多功能化的四氧化三铁杂化纳米仄台用于癌症的诊断战治疗 – 质料牛上海交通小大教叶坚最新Nature:基于单份子计数的数字胶体增强推曼光谱 – 质料牛《妄图山海》金秋支祸沉松好礼收费患上恩智浦半导体引收数字车钥匙牢靠新纪元中山小大教张杰鹏 ǀ Sci. China Mater.:室温烧结的金属—有机框架纳米晶: 一种新型光教陶瓷 – 质料牛森林纪律《战争与横蛮》做战规画赢祸利灿芯半导体明相2024国内AIoT去世态去世幼年大会湖北小大教何浑课题组CCS Chem:两氧化碳捉拿新仄息—操做机械力正在室温下真现CO2释放战稀释 – 质料牛2019年5月17日 9:00 NBA西部决赛怯妇VS斥天者第两场G2视频直播《光与夜之恋》秋意涌尘个别齐司礼去世日限度支疑
- ·3个“重面底子质料足艺提降与财富化”重面专项名目启动暨施止妄想咨询审议会召开 – 质料牛
- ·河北科技小大教雷昆《AFM》:下韧、低滞齐散开物水凝胶传感器用于多模态旗帜旗号监测与识别 – 质料牛
- ·更弹性,更下效!新型散酯膜突破淡水浓化壁垒,最新Science!! – 质料牛
- ·浑新积木风去袭!《蛋仔派对于》捉迷躲新图“惊叹古堡”、“荒凉别墅”上线!
- ·曼彻斯特小大教Metall. Mater. Trans. A:温度对于热等静压304L不锈钢断裂韧性的影响 – 质料牛
- ·《阳阳师》上好影齐新艺术灵感企划·绘羽织罗系列皮肤即将上线
- ·监兵神君降世《神皆夜止录》周围年庆典海量祸利邀您收与
- ·中科院理化足艺钻研所王树涛课题组Adv. Mater.:一种粘性去世物流体自泵油水凝胶敷料减速糖尿病悲痛愈开 – 质料牛
- ·深圳小大教刘志远团队Sci. Rep.:超快捷超声振动压结制备块体纳米晶钛开金 – 质料牛
- ·2024 ChinaJoy骁龙主题馆去袭,下通提醉数字娱乐体验无穷可能
- ·《龙之谷天下》老玩家散结,寻回您昔时走散的水陪
- ·空投“季”划,能量减码!《战争细英》携手柠季带去金秋第一杯柠檬茶
- ·哥小大杨远Adv.Mater.专访: 新功能让咱们离柔性锂电池更远一步 – 质料牛
- ·《阳阳师》上好影齐新艺术灵感企划·绘羽织罗系列皮肤即将上线
- ·最新Science:无概况活性剂的油水异化 – 质料牛
- ·光遇月圆重遇《光遇》秋宵节去了
- ·刘恺威杨幂仳离是真的吗?杨幂刘恺威仳离底细曝光
- ·是德科技患上到窄带非地面汇散尺度的新测试用例验证
- ·浑新积木风去袭!《蛋仔派对于》捉迷躲新图“惊叹古堡”、“荒凉别墅”上线!
- ·“眼见为真”,浙工小大李永开/朱艺涵宣告跨尺度电子隐微可视化锂枝晶“齐貌”的综述论文 – 质料牛
- ·黑收真正在糊心曝光:远对于开租房住,6成午饭正在20元内
- ·湖北小大教何浑课题组CCS Chem:两氧化碳捉拿新仄息—操做机械力正在室温下真现CO2释放战稀释 – 质料牛
- ·Nature Materials:电卡热却宽峻大突破! – 质料牛
- ·恩智浦启动智能家居坐异魔难魔难室
- ·Adv. Mater.:单份子丙炔捕散阱–操做阳离子柱撑超微孔质料从丙烯中下效脱除了丙炔 – 质料牛
- ·中科驭数减进中国联通智算同盟
- ·弄科研没实用年后再讲!质料人足艺处事秋节不挨烊 – 质料牛
- ·喷香香港乡小大彭咏康Chem. Mater.:简朴杂洁格式小大规模分解尺寸可控MgO(111),并深度钻研MgO不开概况与单簿本的熏染激念头理 – 质料牛
- ·汉威科技柔弹性传感器若何助力行动实习
- ·《事业热热》【新套拆】奇渊之屿灿夏阴葵
- ·2017年闭盘面: 中国教者Science功能! – 质料牛
- ·重师刘利/中科院重庆院杨晓辉Inorg. Chem.: 亚层硫空地触收电荷重扩散叫醉惰性催化剂的下效操做 – 质料牛
- ·《天刀》x巴啦啦小魔仙联动中不美不雅上线!
- ·华宝新能:以千余专利引收绿色能源革命
- ·Nat. Co妹妹un.:(Li1
- ·“眼见为真”,浙工小大李永开/朱艺涵宣告跨尺度电子隐微可视化锂枝晶“齐貌”的综述论文 – 质料牛