发表17篇NS，曹原的导师Pablo Jarillo-Herrero教授有多牛！

2020-12-21 11:15:33 作者：本网整理来源：高分子科学前沿分享至：

近日，顶级学术期刊Nature再次上线了一篇有关于魔角石墨烯的论文，来自普林斯顿大学的Ali Yazdani研究团队报道了一种基于密度调谐扫描隧道光谱学（density-tuned scanning tunneling spectroscopy）的技术，实现了对魔角石墨烯中Chern数C=±1，±2和±3的拓扑绝缘相的检测。研究证明了在莫尔平带系统中的强关联可以产生相关的物质拓扑相，以题为“Strongly correlated Chern insulators in magic-angle twisted bilayer graphene”的论文于12月14日发表在Nature上，这已经是魔角石墨烯第15篇Nature&Science了，大有再次问鼎诺奖之势。而这一切，都要从2018年3月说起。

640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1.jpg

【魔角石墨烯开创者，转角电子学的开山鼻祖】

2018年3月，顶尖学术期刊《Nature》以背靠背的形式发表了麻省理工凝聚态物理学家Pablo Jarillo-Herrero课题组的两篇论文，首次揭示了当将两层石墨烯堆叠起来并旋转~1.1°（“魔角”），就可以简单实现从绝缘体到超导体的转变，从实验角度验证了2011年德州大学奥斯汀分校的物理学教授 Allan MacDonald 和其博士后 Rafi Bistritzer在PNAS上发表的有关于“魔角石墨烯的”预言，开启了非常规超导体研究的时代。当时，斯坦福大学的物理学家、诺贝尔奖获得者 Robert Laughlin 说，“我们可以期待在接下来的几个月里，会有疯狂的实验活动来填补蓝图中缺失的部分”。正如Robert所言，从那之后，魔角石墨烯便一发不可收拾，接连登上《Nature》&《Science》，成为了国际前沿研究领域最热门的话题。

Pablo Jarillo-Herrero教授

如今这个被称为“转角电子学”的新兴领域吸引着每一个研究人员，尝试把自己最中意的材料叠放起来做旋转。与此同时，更多的研究人员也参与进来研究魔角石墨烯的非常规超导机制，是否与高温超导的机制相同，或是对高温超导起到极大的推动作用。而这一新兴领域的开创者Pablo教授，也因此获得了今年的沃尔夫物理学奖和巴克利奖。前者经常被认为是诺贝尔物理学奖以外，物理学界最重要的奖项之一。其中约有1/3的沃尔夫物理学奖得主荣获得诺贝尔物理学奖。后者则是凝聚态物理界最高奖。中科院北京凝聚态物理国家研究中心的首席科学家丁洪认为Pablo很有可能在不久的将来就可以凭借该领域的开创性工作获得诺贝尔奖。毕竟，在Heike Kammerlingh Onnes发现超导现象的这109年里，有关于超导现象的相关研究与理论已经获得了四次诺贝尔物理学奖（1972年，超导微观理论；1973年，半导体和超导体的隧道效应；1987年，陶瓷材料的超导性方面的突破；2003年，超导体和超流体理论做出的先驱性贡献）。

【一路开挂的人生】

Pablo Jarillo-Herrero出生于西班牙的巴伦西亚，1999年本科毕业于西班牙巴伦西亚大学物理专业，2001年获得了加州大学圣地亚哥分校硕士学位，之后转战荷兰于2005年于获得代尔夫特理工大学博士学位，在本校短暂继续了一段博后之后，于2006年以Nano Research Initiative Fellow的身份加入当时还在哥伦比亚大学的超级大佬Philip Kim（两篇石墨烯nature论文引用超万次）课题组。2008年1月开始加入麻省理工学院先是担任物理学助理教授，并于2018年成为正教授。截止目前，他获得了包括2006年的西班牙皇家学会青年研究员奖，2008年的NSF职业奖，2009年的Alfred P. Sloan奖，2009年的David和Lucile Packard奖，2010年的IUPAP青年科学家半导体物理学奖，2011年的美国能源部早期职业奖，以及2020年凝聚态物理最高荣誉Buckley奖和2020年沃尔夫物理学奖等众多奖项。

根据Google Scholar，Pablo在博士期间就以第一作者在Nature上发表了两篇论文，截止今日，他一共发表了17篇Nature&Science，论文总被引次数高达27900多次，h因子为68。其中，有关于魔角石墨烯的文章共6篇，让我们一起来看看吧。

1.Nature:魔角石墨烯超晶格中半填充时的相关绝缘体行为

第一作者：曹原

内容简介：文章主要报道了堆叠双层石墨烯的转角接近魔角时（1.1°），能带结构会接近于一个零色散的能带，从而可能导致在这个能带被半填充的时候会经过一个金属-绝缘体转变变成一个莫特绝缘体。研究人员以确凿的证据观测到了这个绝缘相，并分析了其对温度和磁场的响应。这篇工作的主要意义在于提供了一种全新的、可调节的平台用来研究电子-电子的强关联效应。

魔角石墨烯的电子能带结构

2、Nature:魔角石墨烯超晶格中的非常规超导特性

第一作者：曹原

内容简介：当堆叠的双层石墨烯的转角接近魔角时（1.1°），堆叠的原子区域会形成窄电子能带，电子的相互作用效应增强，从而产生非导电的莫特绝缘体相。在改进了实验条件和仪器设备之后，研究人员发现莫特绝缘体相中掺杂少量电荷载流子，就会发生超导相变，并且在多个样品中观察到了类似的现象。该研究提供了一个前所未有的体系以供物理学家研究困扰了30年之久的高温超导之惑。

石墨烯超晶格中的二维超导特性

3、Nature: 扭曲双层石墨烯中的可调关联态和自旋极化相

第一作者：曹原

内容简介：本文研究了新的基于小角度扭转的双层-双层石墨烯体系。该体系能够调控石墨烯的相关绝缘体状态，而且对扭转角和电场位移场都高度敏感。该研究报道的相关态对磁场的响应，证明了自旋极化基态的存在，这是在之前的魔角石墨烯体系中所观察不到的，该结果为进一步探索多平带扭曲超晶格中扭曲角和电场控制的相关相态提供了新的思路。

扭曲双层石墨烯的结构和输运特性

4、Nature:魔角石墨烯的扭曲角无序与朗道能级图

第一作者：A. Uri

内容简介：本文主要关注的是扭转角的分布信息。研究人员以六方氮化硼封装的魔角双层石墨烯为研究对象，使用纳米级针尖扫描超导量子干涉装置获得处于量子霍尔态的朗道能级的断层图像，并绘制了局部扭转角的变化图。结果表明，扭转角的无序程度与魔角石墨烯的传输特性密切相关，这种因为扭曲角梯度而产生的内部电场可能为光电或是热电应用领域的原子层级扭转二维材料提供研究制定方向。

魔角石墨烯中平带与色散带全局和局部量子霍尔特征对比

5、Nature:魔角石墨烯的级联相变与狄拉克还原

图片第一作者：U. Zondiner

内容简介：该研究发现魔角石墨烯的能带在整数填充附近经历了剧烈的转变，相关联的相起源于具有非常规能带序列的高能态，在远高于超导和绝缘态的转变温度下观察到了相变和类狄拉克电子特征。这项研究为揭示魔角石墨烯的超导和绝缘态之间相互作用关系提供了新的思路。

测试装置及仪器表征

6、Nature:莫尔异质结中的非常规铁电性

第一作者：Zhiren Zheng

内容简介：本文以六方氮化硼封装的魔角双层石墨烯为研究对象，通过使双层石墨烯与顶部或底部的氮化硼晶体对齐并引入莫尔超晶格电势之后，发现石墨烯电阻出现了明显的铁电行为。且位移场和电子填充的响应函数超出常规铁电体的范围。进一步研究表明，在双层石墨烯-氮化硼莫尔异质结中，存在着一种非常规奇偶校验电子排序。这项研究为原子级超薄、高速可编程的碳基存储设备提供了新思路。