化繁为简：观测石墨烯中电子相互作用的新方法学术资讯

▲石墨烯原子结构的3D图像。

石墨烯是一种兼具柔性和刚性的物质，在太阳能电池，触屏等领域有广泛的应用。然而物理学家们对石墨烯中独特的电子结构更感兴趣——石墨烯的电子与相对论性粒子极为相似，即能以光速运动且几乎没有质量。日前，美国华盛顿大学的科学家证实，可以通过红外光观测石墨烯结构中多粒子的相互作用情况。这一结果将在本周于洛杉矶举行的美国物理学会会议上发布。

在华盛顿大学的地下实验室中，由物理学助理教授Erik Henrikesen领导的研究小组，在一个定制的装置（温度仅比绝对零度高几度）上完成了实验。他们用两块氮化硼晶体夹持了一小块石墨烯片，然后将其置于硅片上。整块材料的长度仅约16微米。“我们在一个极低温的磁体中，构建了一个可以只向测试样品聚集红外光的系统，”Henriksen说，“这使得我们能够通过观察吸收光的颜色，准确获知其电子特性。”

▲单层间的间带朗道能级过渡。

通常情况下，电子之间是相互排斥的。Henriksen团队通过在强磁场条件下，同时观测光学和电子特性，从而得以追踪带电粒子在朗道能级之间的运动情况。在此，他们观测到了一种特定模式，“强磁场对电子的运动有类似‘黏合剂’的作用——通过某种作用使电子速度减缓，”Henrikesen解释说，“或许你会认为这个系统很难观测，但事实上，当磁场强度和相互作用力处于特定范围内时，你会发现整个系统已经大大简化了。”物理学博士研究生、一篇有关石墨烯的新论文的合著者Jordan Russell认为，Henriksen等发现的非单调性行为正是大家希望发现的电子相互作用的特征。

预计将有接近10000名凝聚态物理学家参加美国物理学会的3月会议。Henriksen团队将在论坛上展示他们近期的其他成果。例如石墨烯可用于测量磁性材料中的“量子自旋液体”。

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编译：雷鑫宇审稿：阿淼编辑：张梦

来源：https://phys.org/news/2018-03-view-electron-interactions-graphene.html