陈明星

(湖南师范大学 物理与电子科学学院，湖南 长沙 410081)

2004年，英国曼切斯特大学A. Geim教授小组从石墨中剥离出碳的单层结构——石墨烯，从此掀起了二维材料的研究热潮[1]. 石墨烯也因此在过去的十多年中一直是凝聚态物理领域的研究热点. 由于石墨烯的层状结构，且层间相互作用很弱，因此人们可以通过不同的堆叠方式设计具有新奇物理性质的新结构. 比如，双层石墨烯中两者相对旋转一个较小的角度时可形成莫尔条纹，该转角结构产生的摩尔周期势将石墨烯原胞的能带折叠到一个很小的超胞布里渊区中，并且导致两层石墨烯中的狄拉克电子态杂化，从而对其电子的费米速度等一系列性质产生重要影响[2-7]. 当转角在大约1.1°时，转角石墨烯形成的莫尔周期势作用导致平带的出现[8]. 该角度的双层石墨烯被称之为魔角石墨烯. 2018年，美国麻省工学院Pablo Jarillo-Herrero研究组在魔角石墨烯中实现莫特绝缘体和超导电性[9,10]，再次将石墨烯的研究推向高潮.

将凝聚态物理前沿科研成果引入固体物理和固体电子结构相关的课程教学，既能使学生了解前沿研究动态、培养学生的学习兴趣，又能增强学生运用书本知识解决实际问题的能力. 石墨烯由于其简单的晶体结构和特殊的能带结构，已经被同行作为固体物理等相关课程教学的经典例子[11-14].

晶体结构决定其性质，了解晶体结构是进一步研究晶体电子结构和物理性质的前提，因此固体物理……