中國科學家首次觀測到“三級能隙”，為量子研究開闢新路徑

【環球網科技綜合報道】8月11日消息，根據“中科院之聲”官方信息，近日，中國科學技術大學的科研團隊在量子物理領域取得了重大突破。由張增明、喬振華、秦維等教授組成的聯合團隊自主研發了一種適用於極高壓力的範德華異質結量子輸運測量技術，並以石墨烯/六方氮化硼莫爾超晶格為平台，首次觀測到了理論預言的“三級能隙”。

據介紹，這一成果不僅驗證了壓力對莫爾勢的顯著增強作用，還為利用壓力調控莫爾電子能帶、探索新奇關聯物態開闢了全新的研究範式。相關成果已在線發表於國際知名學術期刊《物理評論快報》。

資料顯示，莫爾超晶格作為一種理想的平台，為構築和調控關聯量子物態提供了獨特的優勢。傳統方法主要通過改變轉角來調節莫爾週期性，但這種方法在器件製備完成後難以實現動態調控。相比之下，靜水壓作為一種“潔淨”的原位調控手段，可以在不改變莫爾週期的情況下連續調節層間耦合，從而有效調控莫爾能帶結構。然而，此前的相關量子輸運研究受限於技術瓶頸，壓力通常無法超過3吉帕，遠未達到探索莫爾體系豐富物理現象所需的壓力區間。

為突破這一限制，研究團隊開發了創新的金剛石對頂砧高壓量子輸運測量技術，成功實現在9吉帕的極端壓力下對莫爾器件的高精度測量。實驗以精準轉角對齊的石墨烯/六方氮化硼異質結為研究對象，發現隨着壓力增大，器件的主能隙增大了近一倍，第一莫爾價帶的帶寬被顯著壓窄，表明壓力有效增強了莫爾勢。當壓力超過6.4吉帕時，研究人員首次在實驗上觀測到了一個在常壓下不存在的三級能隙。理論計算也完美復現了實驗結果，並揭示了該能隙的打開與壓力下增強的原子弛豫效應密切相關。

研究人員表示，這項技術有望被推廣到轉角雙層石墨烯、過渡金屬硫化物等其他莫爾體系中，從而在更廣闊的參數空間內探索和發現非常規超導、拓撲量子態等新奇的關聯與拓撲現象。（青雲）