Графен из газа: как поймать магию ✛

Оригинал: "Direct observation of flat bands in near-magic-angle twisted bilayer CVD graphene"
arXiv:2609.02403v1 · 2026-09-02 · CC BY 4.0 · 1 мин
Учёные впервые вырастили графен из газовой смеси и увидели в нём плоские зоны, которые раньше получали только вручную.

Скрипку Страдивари можно сделать только из дерева, которое росло в особых условиях. Долгое время считалось, что и графен для тонких квантовых эффектов должен быть отшелушен скотчем от графита, а выращенный в пробирке кристалл на такое не способен. Теперь выращенный из газовой смеси графен зазвучал как скрипка Страдивари.

Графен — это слой атомов углерода толщиной в один атом. Если сложить два таких слоя с поворотом около 1,1 градуса, электроны в них начинают двигаться согласованно, и возникают плоские зоны, где их скорость падает почти до нуля. В этих зонах электроны, как автомобили в пробке, начинают взаимодействовать друг с другом, что приводит к сверхпроводимости. Раньше такие зоны видели только в образцах, отшелушенных вручную, а выращенные плёнки считались слишком грязными.

Плоские зоны — это энергетические уровни, на которых электроны почти останавливаются. В обычном металле электроны разгоняются, как автомобили на шоссе, а здесь они застревают, как в пробке.

Учёные вырастили два кристалла графена из газовой смеси, сложили их с нужным поворотом и измерили электронную структуру. Оказалось, что плоские зоны есть, и они такие же качественные, как в ручных образцах. Самый большой участок с почти магическим углом оказался размером около 84 квадратных микрометров, что достаточно для создания устройств. До этой работы было неизвестно, способен ли выращенный графен сохранить такие хрупкие зоны. Теперь ясно: способен. Осталась одна проблема: участок с магическим углом постепенно расслабляется, но даже его хватает для экспериментов. Так скрипка из пробирки зазвучала, и осталось настроить её так, чтобы звук был чистым в каждом экземпляре.

Период муаровой решётки в 12,9 нанометра означает, что на длине одного домена в 10 микрометров укладывается около 775 элементарных ячеек сверхрешётки.

Понятия
скрученный бислой графена графен магический угол плоская зона