上海科技大學物質科學與技術學院拓撲物理實驗室陳宇林-陳成團隊利用納米角分辨光電子能譜(Nano-ARPES)技術，發(fā)現(xiàn)了超導魔角石墨烯中顯著的谷間-電聲子耦合效應，并且確定了相應的聲子模式。這一發(fā)現(xiàn)對科研人員理解魔角石墨烯的超導機理具有重要意義。北京時間12月11日晚，相關研究成果以“Strong Electron-Phonon Coupling in Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene ”(雙層魔角石墨烯中的強電子-聲子耦合)為題，在線發(fā)表于國際學術期刊《自然》(Nature)。 論文鏈接： https://www.nature.com/articles/s41586-024-08227-w 魔角石墨烯自2018年發(fā)現(xiàn)以來，因其超導電性和強關聯(lián)電子特性成為國際凝聚態(tài)物理研究的熱點。其超導性來源于雙層轉角石墨烯在“魔角”條件下的平展能帶，這極大增強了電子的相互作用，為研究莫特絕緣態(tài)、高溫超導等強關聯(lián)電子體系提供了新平臺。此外，魔角石墨烯中還存在獨特的量子反?；魻栃負鋺B(tài)，為實現(xiàn)拓撲超導等奇異量子態(tài)提供了可能。這一基礎研究的成果，具有潛在的量子計算應用價值。魔角石墨烯中存在的多種新奇電子態(tài)及其復雜的相互作用吸引科學家們開展了大量實驗和理論研究，但對其精細的電子結構，特別是對其超導現(xiàn)象起源的理解，目前仍未有定論。 角分辨光電子能譜(ARPES)作為一種能直接測量材料的精細電子結構的技術，過去幾十年里已在探索高溫超導機理和新型拓撲量子材料的發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮了重要作用。然而由于魔角石墨烯器件的空間尺寸僅有微米量級，受限于亞毫米量級的空間分辨率，傳統(tǒng)ARPES技術難以發(fā)揮作用。經(jīng)過不懈努力，科研人員已逐步開發(fā)出具有亞微米量級空間分辨率的Nano-ARPES技術，例如上?？萍即髮W拓撲物理實驗室團隊與上海光源共同建設的上海同步輻射光源二期工程中納米自旋與磁學線站(S2線站)，能夠精確測量微米尺度量子材料的電子結構。 本研究中，上?？萍即髮W陳宇林-陳成團隊利用Nano-ARPES技術(上海光源S2線站以及美國先進光源Maestro線站)，對雙層轉角石墨烯的電子結構進行了系統(tǒng)表征(圖1a)。在超導魔角石墨烯的電子能譜中首次發(fā)現(xiàn)了新奇的平帶復制現(xiàn)象，并且平帶與復制帶之間具有固定的能量間隔(150meV，圖1b);而在非超導的魔角石墨烯(由