新加坡国立大学(NUS)的物理学家们已经开发出一种技术，通过使用一套黄金法则来精确控制超摩尔量子晶格的排列，为下一代摩尔量子物质的发展铺平了道路。

　　当两个相同的周期结构之间有相对的扭转角重叠时，或两个不同的周期结构之间有扭转角或没有扭转角重叠时，都会形成波纹图案。扭转角是两个结构的晶体取向之间的角。例如，当石墨烯和六方氮化硼(hBN)这两种层状材料相互叠加时，两种结构中的原子不会完美地排列在一起，从而形成一种干涉条纹模式，称为莫尔条纹模式。这导致了电子重构。石墨烯和hBN中的波纹模式已被用于创建具有奇异特性的新结构，如拓扑电流和霍夫施塔特蝴蝶态。当两个莫尔条纹叠加在一起时，一种叫做超级莫尔条纹晶格的新结构就产生了。与传统的单一moir

　　材料相比，这种超级moir

　　晶格扩展了可调材料特性的范围，允许在更广泛的应用中潜在使用。

　　由新加坡国立大学物理系Ariando教授领导的研究小组开发了一种技术，并成功实现了hBN/石墨烯/hBN超晶格的受控对齐。这种技术允许精确地排列两个莫尔纹图案，一个在另一个上面。与此同时，研究人员还制定了“黄金法则三”来指导使用他们的技术来创建超级网格。

　　研究结果发表在《自然通讯》杂志上。

　　制造石墨烯超晶格有三个主要挑战。首先，传统的光学对准强烈依赖于石墨烯的直边，但要找到合适的石墨烯薄片是费时费力的;其次，即使使用直边石墨烯样品，由于其边缘手性和晶格对称性的不确定性，获得双对齐超晶格的概率也很低，为1/8。第三，虽然可以识别边缘手性和晶格对称性，但由于对齐两种不同的晶格材料在物理上具有挑战性，因此通常会发现对齐误差很大(大于0.5度)。

　　该研究论文的第一作者胡俊雄博士说:“我们的技术有助于解决现实生活中的问题。许多研究人员告诉我，他们通常需要近一周的时间来制作样本。通过我们的技术，他们不仅可以大大缩短制造时间，而且可以大大提高样品的精度。”

　　研究人员在开始时使用“30°旋转技术”来控制顶部hBN层和石墨烯层的排列。然后，他们使用“翻转技术”来控制顶部hBN和底部hBN层的对齐。基于这两种方法，他们可以控制晶格的对称性并调节石墨烯超晶格的能带结构。他们还表明，相邻的石墨边缘可以作为堆叠对齐的向导。在这项研究中，他们制作了20个精度优于0.2度的moir

　　样品。

　　Ariando教授说:“我们已经为我们的技术建立了三条黄金法则，可以帮助二维材料领域的许多研究人员。许多研究其他强相关体系的科学家，如魔角扭曲双层石墨烯或abc堆叠多层石墨烯，也有望从我们的工作中受益。通过这项技术的改进，我希望它将加速下一代摩尔量子物质的发展。”

　　目前，研究小组正在利用该技术制造单层石墨烯超晶格，并探索该材料体系的独特性能。此外，他们还将目前的技术扩展到其他材料系统，以发现其他新的量子现象。

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