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  • 意外的強相關聯材料 --- 魔角雙層石墨烯

    厚度只有一個原子大小的石墨烯,除了作為拓樸絕緣體的基本模型外[1],其絕佳的導電以及應力特性也成了材料、化學與光電等應用領域的重要議題。價電子佔據p軌域的碳基材料幾乎不被認為是超導材料,更與強關聯系統沒有太大關係。最近一期自然雜誌連續兩篇論文[2,3]報導魔角雙層石墨烯 (Magic Angle - Twisted Bilayer Graphene 簡稱 MA-TBG) 材料中發現的超導與強關聯物理:費米面附近的能帶有極小的能帶寬度,並且當改變載子濃度到半填滿狀態時,所量測的電導大幅下降;此外這材料的溫度-載子濃度 (temperature-carrier density) 相圖更透露出與高溫超導許多相似之處。本文將簡單介紹魔角雙層石墨烯的基本物理,其費米面附近所形成的平能帶[4](flat band,能帶與動量關係E(K) 為一定值),以及簡單的物理圖像來理解實驗結果。

  • 石墨烯在化學氣相沉積法(CVD)製備上的挑戰與突破

    完美石墨稀 (Graphene) 為一層碳原子緻密堆積而成的蜂窩狀二維材料,相較於金屬材料,它具有非常多獨特的特性,在電、熱與機械性質上亦有突出的性能表現,因此許多研究文獻中被預測此材料應為世界上最佳的透明導體,所以被認為可用在相當多的突破性應用,例如:防止材料腐蝕的保護層、透明導電基板、高頻元件及可撓式電子元件…等。這些應用都仰賴完美石墨烯之特性,目前常見的石墨烯製備方法,可大略分為兩類:一種是從天然石墨中剝離出單層石墨烯,然後再組裝成薄膜的剝離法。而另一種則是合成石墨烯:將含有碳的分子分解成碳自由基再一顆一顆排列成六角形狀,組成石墨烯稱為化學氣相沉積法。分解成碳自由基的過程,含碳分子往往需要藉由過渡金屬的催化,才能在合理的溫度內完成分解過程。隨後碳自由基也需要過渡金屬的基板來協助排列成六邊形石墨烯。剝離法所形成的薄膜,因所剝離出來的石墨烯尺寸過小 (小於微米等級),且過多的晶格邊界造成石墨烯的品質遠低於理想值。若欲將石墨烯應用於石墨烯專屬的突破性商品,而非僅只用作添加物,CVD製備的高品質石墨烯變成唯一的希望。

  • 追捕神秘的馬約拉納量子位元

    在物理界裡已經快要見怪不怪的事情又發生了:研究人員們又被一個好像存在、又好像不存在的現象吸引住了;這次是一個同時身兼物質與反物質角色的粒子—馬約拉納費米子(Majorana fermions)。有些凝態物理學家覺得他們已經找到這種難以理解的怪獸,但其他人還是有點懷疑。無論如何,微軟(Microsoft)已經開始懸賞馬約拉納費米子,期望有天可以用在量子計算上。

  • 1913年諾貝爾物理獎:卡梅林・昂內斯

    物質有哪幾種狀態?氣態、液態、固態,還有形成火焰的離子態,都是日常例子。1913年的諾貝爾物理獎就頒給卡梅林‧昂內斯(Kamerlingh Onnes),表揚他成功把氦氣液化,而且創下了當時人造最低溫紀錄:絕對零度以上1.15度——1.15K——即攝氏 -272度。

  • 當前量子電腦的大計劃

    第一批的量子電腦已經快要問世了。在紐奧良召開的2017美國物理學會三月大會的第一天一大早,來自谷歌(Google)、微軟(Microsoft)、和哈佛大學的研究者們就在一個擁擠的房間裡,向擠在裡面的物理學者們討論他們最近在量子電腦方面的成果以及他們對這個還不太成熟的技術的近程計畫。

  • 中研院、台大、清大研究團隊發現新拓樸材料 未來可望實現量子計算

    中央研究院物理所莊天明博士與張嘉升博士所帶領的研究團隊與國立臺灣大學、國立清華大學合作,共同發現了超導性拓樸表面態存在於層狀材料PbTaSe2上。這項發現為研究拓樸超導體與未來的容錯性量子計算應用提供了一個優良的平臺。此一研究成果於2016年11月23日發表在美國科學促進會(American Association for the Advancement of Science; AAAS)出版之線上期刊「科學進展」(ScienceAdvances)。