當(dāng)兩層石墨烯一層一層地放在另一層之上，并以很小的角度在它們之間扭曲時(shí)，就會(huì)形成“莫爾條紋”，并且系統(tǒng)的物理特性已被證明發(fā)生了巨大的變化。特別是，在接近 1 度的“魔術(shù)”角時(shí)，電子顯著??減速，有利于電子之間的相互作用。這種相互作用在扭曲的雙層石墨烯中產(chǎn)生了一種新型的超導(dǎo)性和絕緣相。連同過去三年發(fā)現(xiàn)的許多其他迷人特性，這種材料已被證明顯示出極其豐富的物理現(xiàn)象，但最重要的是，它已被證明是一種易于控制的量子材料?，F(xiàn)在，盡管這種由碳制成的材料表現(xiàn)出驚人的多樣化狀態(tài)，
在最近發(fā)表在《自然物理學(xué)》上的一項(xiàng)工作中，ICFO 研究人員 Niels Hesp、Iacopo Torre、David Barcons-Ruiz 和 Hanan Herzig Sheinfux，由 ICFO Frank Koppens 的 ICREA 教授與 Pablo Jarillo-Herrero 教授的研究小組合作( MIT)、Marco Polini 教授(比薩大學(xué))、Efthimios Kaxiras 教授(哈佛)、Dmitri Efetov 教授(ICFO)和 NIMS()發(fā)現(xiàn)，扭曲的雙層石墨烯可用于引導(dǎo)和控制光納米尺度。由于光與材料中電子的集體運(yùn)動(dòng)之間的相互作用，這成為可能。
通過利用等離子激元的特性，其中電子和光作為一個(gè)相干波一起移動(dòng)，科學(xué)家們能夠觀察到等離子激元在材料中傳播，同時(shí)被強(qiáng)烈限制在材料中，直至納米級(jí)。此外，通過觀察材料中發(fā)生的不尋常的集體光學(xué)現(xiàn)象，他們能夠了解電子的類型特性。這種對(duì)傳播光的觀察僅限于納米級(jí)，可用作氣體和生物分子光學(xué)傳感的平臺(tái)。
為了獲得這一發(fā)現(xiàn)的結(jié)果，該團(tuán)隊(duì)使用了近場顯微鏡，該顯微鏡可以以 20 納米的空間分辨率探測光學(xué)特性，該分辨率超出了衍射極限。簡而言之，科學(xué)家們拿了兩層石墨烯，把它們一層一層地放在另一層上面，同時(shí)將它們扭曲到接近魔角的位置，然后在室溫下，用紅外光照射納米尺寸的點(diǎn)上的材料。他們發(fā)現(xiàn)等離子激元的行為與通常的等離子激元非常不同，例如在金屬或石墨烯中，這種偏差與雙層石墨烯莫爾超晶格內(nèi)電子的特殊運(yùn)動(dòng)有關(guān)。
這項(xiàng)工作為低溫下扭曲雙層石墨烯的奇異相的納米光學(xué)研究奠定了第一塊石頭。特別是，它證明了扭曲雙層石墨烯是一種非凡的納米光子材料，特別是因?yàn)樗羌w激發(fā)的本征(不需要外部電壓)宿主。
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