在理论小组中工作经常需要在数据面前进行对话，以澄清大自然试图传达的叙述。位于马德里的 IMDEA Nanociencia 研究所最近取得了一项有趣的发现。
扭曲双层石墨烯的能量景观随施加应变的变化。在接近临界应变时，布里渊区的塌陷是值得赞赏的。图片来源：物理评论快报。
两层石墨烯堆叠在一起并通过微小的力稍微拉伸分开，称为应变双层石墨烯。IMDEA Nanociencia 理论建模小组的研究员 Pierre Pantaleón 博士正在与小组组长 Paco Guinea 教授讨论这种材料，这时 Paco 观察到了一个没有引起其他人注意的不规则现象；皮埃尔正在向大家展示他对应变石墨烯的动画描绘。
事实证明，双层石墨烯的布里渊区（动量空间中的晶胞）在受到应变时会发生扭曲，并最终向一个方向塌陷。皮埃尔的可视化程序中的一个不准确之处表明，由于坍缩点处的扭曲而存在奇点。
奇点，例如研究人员正在研究的奇点，需要在物理学中认真考虑。他们可能会暗示有些事情出了问题、发生了变化或需要更多调查。此时，帕科的研究小组包括在波兰奥波莱大学工作的才华横溢的理论物理学家安德烈亚斯·辛纳博士，他们开始与皮埃尔一起研究奇点的起源。
引起他们兴趣的是真实空间中的同步变换：二维材料的应变石墨烯导致创建几乎完美的一维莫尔图案或一维通道。
通过使用显微镜，科学家们此前曾观察到类似的现象，并将其视为设计缺陷，例如粘附材料或位错。以 McEuen（康奈尔大学）、Mendoza（里约热内卢大学）或 Zhu（哥伦比亚大学）的工作为例。
然而，研究人员现在披露了隐藏在看似人工制品背后的掩盖影响。IMDEA Nanociencia 的研究小组表示，这是一种自然现象，发生在六角形蜂窝晶格中，例如在石墨烯中发现的晶格。具体而言，对以较小扭转角度放置的两层施加应变。
研究人员最重要的发现是他们为产生这些一维通道所需的必要应变找到了分析解决方案。这个解决方案出人意料地简单，仅取决于两个变量：扭转角和泊松比，泊松比是每种材料特有的常数。
经过研究，他们开发了一个数学公式来描述这种现象并提供有关其物理基础的信息。
尽管他们在发表在《物理评论快报》上的研究中解释的物理学并不新颖，但他们用如此简单的术语（单一的分析表达）对这一现象进行了优雅且独一无二的解释。这些结果为在具有这些类型的一维通道的表面上设计新材料铺平了道路。
与典型的二维石墨烯环境中不受限制的迁移率不同，电子被限制在这些通道内。这些通道显示了电子的首选运动方向。
这一发现具有深远的影响，因为其潜在应用可以扩展到其他材料，例如二硫化物和不同的几何排列。
几内亚教授小组目前正在对石墨烯在扭曲和非扭曲双层中的潜力进行彻底研究，包括超导性的检测。《自然评论物理学》杂志刚刚发表了一项全面的分析。
这项工作是 IMDEA Nanociencia 理论建模小组的成果，该小组获得了西班牙先进材料计划、NMAT2D 和 MAD2D 地区拨款以及欧盟石墨烯旗舰项目的资助。
期刊参考：
Sinner, A., et al. (2023) Strain-Induced Quasi-1D Channels in Twisted Moiré Lattices. Physical Review Letters. doi:10.1103/PhysRevLett.131.166402
Pantaleón, P. A., et al. (2023) Superconductivity and correlated phases in non-twisted bilayer and trilayer graphene. Nature Reviews Physics. doi:10.1038/s42254-023-00575-2
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