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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。

  • 1917年諾貝爾物理獎:查理・巴克拉

    1917年的諾貝爾物理獎授與查理・巴克拉(Charles Barkla),以表揚他在進行X射線晶體散射實驗時發現了各種原子特有的發射光譜(emission spectrum)。

  • 1915年諾貝爾物理獎:布拉格父子

    如何能夠看見晶體中原子的排列?1915年諾貝爾物理獎授與兩位父子物理學家——威廉‧亨利‧布拉格(William Henry Bragg)和其子威廉‧羅倫茲‧布拉格(William Lawrence Bragg),因為他們歸納出布拉格定律,使科學家能夠得知各種晶體的原子結構。
     

  • 1914年諾貝爾物理獎:馬克斯・范勞厄

    如何證明X射線是一種電磁波動?1914年諾貝爾物理獎得主馬克斯‧范勞厄(Max von Laue)發現了X射線的繞射現象,證明了其波動性質。

  • 1924年諾貝爾物理獎:曼內‧西格巴恩(Karl Manne Georg Siegbahn)

    「如果說我看得比較遠,那是因為我站在巨人的肩膀上。」牛頓曾經用這句話比喻科學發現並非一個人的功勞,而是建立在眾人前人的成果之上。1924年諾貝爾物理奬得主曼內‧西格巴恩(Karl Manne Georg Siegbahn)就是個非常好的例子。

  • 準晶體發現者Shechtman給年輕科學家的忠告

    在「晶體學」發展整70週年之際,Dan Shechtman教授氣勢如虹地改寫並擴展了「晶體」的定義。

  • 熱愛物理的總統閣下

    柏拉圖在他的對話錄"共和國"中曾大放厥詞,聲稱哲學家最適合擔任國家的領導者,不過事實上,哲學家皇帝似乎未曾成真,倒是少見地有一位物理學家在風雲際會下當過短暫的共和國的元首,不過比起他生平其他的事蹟,當上元首這件事對他還真是小菜一碟。他是誰呢? 就是法國科學家Dominique François Jean Arago (一般簡稱為François Arago)。其實在"阿文開講"的專欄中,他已經出現好幾回了,只是在前幾篇他只是配角,今天就讓阿文我來細數他一生的傳奇。