石墨烯是一種準二維蜂窩網狀結構奈米材料，屬於零距離半導體，具有完美的狄拉克錐形能帶結構，在材料製備和器件構造上有得天獨厚的優勢，被譽為是未來最有可能替代矽半導體器件的之一。

2018年轟動整個物理學界的“旋轉雙層魔角石墨烯”在實驗室被製備出來，石墨烯奇特的電子性質再一次引起廣泛關注，同時透過柵極電壓誘導雙層石墨烯相變，使得展現出超導性和絕緣性交替出現的現象。

原來如此！那麼何為“魔角石墨烯”？“魔角”是如何形成的？與牛魔王的牛角有關麼？

當然，沒有關係！今天承壓君帶你去了解這個充滿魔性的石墨烯。

轉角雙層石墨烯是透過將兩層石墨烯堆疊並相互旋轉之後形成的一個人工合成體系，旋轉的角度決定兩層石墨烯的狄拉克錐能帶雜化效果。這效果就是狄拉克錐上將開啟一個能隙，並且狄拉克點上的費米速度將被重整化—在某些特定的角度，費米速度為零。這些角度就稱之為“魔角”，以“魔角”疊套在一起的石墨烯，就是所謂“魔角石墨烯”，其中第一個“魔角”出現的地方，大約是1。1°。

在轉角雙層石墨烯中，由於兩層石墨烯之間的相對旋轉，打破了晶格原有的對稱性，在“魔角”角度下會產生長程有序的週期性“摩爾花紋”，對結構的電子性質有很大影響。

承壓君之名詞解讀：

「狄拉克錐，Dirac cone」是指一種獨特的能帶結構，其能帶在分離填充和未填充電子的費米能級處呈上下對頂的圓錐形。

在“魔角”的扭轉角度下，扭曲雙層石墨烯將在電荷中性點附近（上下帶相遇）附近展現扁平電子帶，當平帶被半填充的時候，“魔角雙層石墨烯”展現出莫特絕緣體態；透過調節載流子濃度對該絕緣體態進行有效摻雜，體系表現出反常的超導特性（最高超導轉變溫度約為1。7K）。

“魔角雙層石墨烯”中的超導現象，與銅氧化合物高溫超導特性十分相似，“魔角雙層石墨烯”體系更易於表徵和調控，對其進行深入研究，有望能幫助解決高溫超導機制的難題，同時開啟了低維世界調控電子態的新大門。

廣州承壓院國家石墨烯產品質量監督檢驗中心（廣東）配備了掃描隧道顯微鏡（STM）、霍爾效應測試儀、原子力顯微鏡（AFM）、X射線光電子能譜儀（XPS）、鐳射顯微共聚焦拉曼光譜儀等高階裝置，為石墨烯的力學、電學和熱學等物理效能提供檢驗檢測技術服務。