研究前沿：Nature Nanotechnology-石墨烯量子点

石墨烯和拓扑绝缘体等新材料，具有无质量的狄拉克费米子，使相对论量子现象的研究成为可能。因为无质量的狄拉克费米子形成的单个量子点和耦合量子点，可以分别被视为人工相对论原子和分子。这种结构为研究极端相对论（粒子速度接近光速）的原子和分子物理，提供了独特的试验平台。

近日，美国 加利福尼亚大学圣克鲁斯分校(University of California,Santa Cruz)，Zhehao Ge,  Jairo Velasco Jr等，英国 曼彻斯特大学（The University of Manchester）Sergey Slizovskiy， Vladimir I. Fal’ko，等，在Nature Nanotechnology上发文，报道了利用扫描隧道显微镜，创建和探测了单个和耦合静电定义的石墨烯量子点，以揭示人工相对论纳米结构的磁场响应。

在石墨烯单个量子点中，观察到了巨大的轨道塞曼劈裂和高达~70MeVt–1和~600μB（μB，玻尔磁子）轨道磁矩。对于耦合的石墨烯量子点，观察到Aharonov–Bohm振荡和~20MeVt–2的强Van Vleck顺磁位移。该项研究发现，为相对论量子点态提供了基本的见解，可以潜在地用于量子信息科学。

Giant orbital magnetic moments and paramagnetic shift in artificial relativistic atoms and molecules.
人造相对论原子和分子中的巨轨道磁矩和顺磁位移。

图1：实验装置和石墨烯量子点graphene quantum dots，GQD态的轨道塞曼分裂 | orbital Zeeman splitting of GQD states。

图2 线性轨道塞曼分裂的实验观察。

图3：石墨烯量子点GQD态磁矩的量子数和门依赖性。

图4：耦合双石墨烯量子点GQDs的顺磁位移和阿哈罗洛夫-波姆Aharonov-Bohn，AB效应。

文献链接

https://www.nature.com/articles/s41565-023-01327-0

https://doi.org/10.1038/s41565-023-01327-0

本文译自Nature。