原子分辨率图像揭示手性界面态

美国劳伦斯伯克利国家实验室领导的国际研究小组，拍摄了第一张原子分辨率图像，直接可视化了手性界面态电控制过程和状态。手性界面态是一种奇异的量子现象。最新研究有助促进量子计算和节能电子学发展。相关论文发表于新一期《自然·物理学》杂志。

手性界面态是一种导电通道，只允许电子在一个方向上传播，可防止它们向后散射，导致电阻从而浪费能量。手性界面态可发生在某些二维材料内，这些材料被称为量子反常霍尔绝缘体。这些材料本体是绝缘体，但在其一维“边缘”传导电子时没有电阻。研究人员一直希望更好地了解真实材料内手性界面态性质，但可视化其空间特征异常困难。

为制备手性界面态，研究人员制造出扭曲单层—双层石墨烯设备。这是两层原子级薄层石墨烯堆叠体，两层石墨烯相对于彼此精确旋转，形成一种表现出量子反常霍尔效应的莫尔超晶格。

随后研究团队使用扫描隧道显微镜检测样本内不同电子态，使他们能可视化手性界面态的波函数。最终，他们首次拍摄到原子分辨率图像，直接展示了手性界面态。

新发现或有助研究团队构建可调谐的电子通道网络，从而研制出节能微电子和低功耗磁存储设备，以及利用量子反常霍尔绝缘体内奇异电子行为进行量子计算。