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研究前沿:Nature Nanotechnology-石墨烯量子点

2023-03-09 18:35:44

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。


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

 

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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。

 

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图2 线性轨道塞曼分裂的实验观察。

 

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图3:石墨烯量子点GQD态磁矩的量子数和门依赖性。

 

 

 

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


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