聚焦于扭曲:德国科学家开发出一种高灵敏度量子显微镜
2026年3月26日——由慕尼黑大学实验固态物理学教授、MCQST量子物质研究领域联合协调员德米特里·埃菲托夫领导的国际研究团队,成功研制出一台高灵敏度量子显微镜。该团队首次在室温条件下直接观测到石墨烯中电子间的微妙相互作用,以前所未有的精度验证了这一数十年前的理论预测。
近年来,“莫尔材料”(如石墨烯等原子级厚度的二维层状结构)已成为凝聚态物理领域最激动人心的前沿之一。研究人员通过将原子层以微小角度旋转错位堆叠,产生能彻底改变电子运动轨迹的干涉图案。这种简单的扭转可解锁包括超导性和关联绝缘态在内的全新量子相,使莫尔体系成为探索涌现物理现象的强力平台。
然而传统研究这些体系面临重大技术障碍:常规器件需以优于0.1度的精度组装固定扭转角,即便如此,应变和结构无序等缺陷仍会掩盖基础物理机制。魏茨曼科学研究所团队近期开创的量子扭转显微镜(QTM)提供了革命性解决方案——通过机械分离二维层并在原位旋转,实现扭转角的连续动态调控,突破了传统制备限制。
突破精度极限
QTM已展现出直接绘制电子能带结构、探测声子及可视化莫尔势的能力。在本研究中,全球第二个实现QTM的慕尼黑大学团队通过引入六方氮化硼隧穿层,将仪器分辨率显著提升。这一进步使他们能检测石墨烯理想线性能谱的细微偏差:电子相互作用的特征以独特形态显现在隧穿图谱中。
令人瞩目的是,这些通常在室温下被热噪声淹没的精密量子修正效应,在此研究中清晰可见。该发现不仅证实了石墨烯中强电子相互作用的持续性,更展现了QTM平台非凡的灵敏度与精确度。凭借动态扭转控制和空前分辨率,该技术将成为探索莫尔及其他二维材料体系中复杂量子态的基石工具。


