莫尔moiré系统的研究，解释了超晶格调制对材料性质的影响，还展示了新的相关相位。然而，大多数实验研究都集中在二维系统中的几层。将转角电子学Twistronics扩展到三维，其中转角延伸到第三维，这关涉层层的手动堆叠相关挑战，仍未得到充分探索。
近日，美国 斯坦福大学（Stanford University）Zhurun Ji等，宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）Ritesh Agarwal等，在Nature上发文，利用多层WS2的自组装转角螺旋超晶格，研究了三维转角电子学。研究发现，螺旋超晶格的莫尔势调制结构手性和相干长度驱动的光学转角霍尔效应。这是系统非对易几何的实验表现。还观察到了增强的光-物质相互作用，以及霍尔系数与光子动量关系变化。这一模型表明了高阶量子几何量的贡献，有助于设计具有较大非线性的量子材料光电晶格。![]()
Opto-twistronic Hall effect in a three-dimensional spiral lattice.
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图1: 二硫化钨WS2的3D超扭曲supertwisted螺旋示意图和线性光学表征。
（WS2的超扭曲supertwisted螺旋，主是由螺旋位错驱动的生长机制形成的，具有几十到几百层，层间几乎均匀转角具有非对称螺旋对称性，并且存在具有较大光学非线性莫尔的莫尔超晶格。）
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图2: 超扭曲WS2样品上的光学转角霍尔效应测量。
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图3: 超扭曲supertwisted螺旋几何结构和光学转角器信号之间链接。
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图4:螺旋晶格-光子动量相互作用的光学转角霍尔响应。
（小注：当二维材料片平行叠放在另一材料上，并稍作旋转角度时，如石墨烯的制备过程中，顶层和底层石墨烯分别以约1.56度的角度旋转，形成魔角Moiré晶格，这从根本上改变双层材料的性能，并导致奇特的物理行为：例如高温超导性，非线性光学，激发激光和数据传输的能力；结构超润滑性，一种新发现的机械性能。对这些特性的研究催生了一个新研究领域，称为转角电子学Twistronics，因其是转角与电子学结合）文献链接
Ji, Z., Zhao, Y., Chen, Y. et al. Opto-twistronic Hall effect in a three-dimensional spiral lattice. Nature (2024).
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07949-1
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07949-1
本文译自Nature。
来源：今日新材料
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