偽磁場(chǎng)效應(yīng)可能為有趣現(xiàn)象的出現(xiàn)提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)。迄今為止，對(duì)偽磁場(chǎng)對(duì)聲子的影響的研究?jī)H限于超材料中的聲波。這種對(duì)天然物質(zhì)原子振動(dòng)的奇異效應(yīng)的揭示仍然是難以捉摸的。
本研究對(duì)扭曲石墨烯納米帶的模擬揭示了明確的朗道光譜和聲子態(tài)的亞晶格極化，模擬了狄拉克費(fèi)米子在磁場(chǎng)中的行為。得到了山谷指定的螺旋邊緣電流和蛇形軌道。動(dòng)力學(xué)分析表明，聲子朗道態(tài)具有較長(zhǎng)的壽命，這是實(shí)現(xiàn)朗道能級(jí)激光的關(guān)鍵。研究結(jié)果證明了天然材料中存在聲子偽磁場(chǎng)效應(yīng)，這對(duì)原子尺度上聲子量子態(tài)的機(jī)械調(diào)諧具有重要意義。
圖1. 通過沿GNR軸螺旋復(fù)制基本重復(fù)基序(下圖)獲得的扭曲之字形GNR(上圖)。坐標(biāo)系定義為x沿GNR寬度維度，y沿GNR軸方向。GNR軸周圍發(fā)生扭轉(zhuǎn)。
圖2. (a) 800 nm寬GNR中的聲子色散(上表)和態(tài)密度(下表)。(b)面板A的放大圖，矩形表示的是狄拉克點(diǎn)周圍的柔性模態(tài)。(c)扭轉(zhuǎn)率γ = 0.05°/nm時(shí)，800 nm寬扭曲GNR中柔性模的聲子色散(上表)和態(tài)密度(下表)。實(shí)點(diǎn)(上圖)定位蛇軌道狀態(tài)，垂直虛線(下圖)根據(jù)eq 3表示n = 0、±1、±2的朗道能級(jí)位置，B
eff = 8.6 × 10
-5 nm
-2。
圖3. 在q = 0.68π時(shí)，扭曲之字形GNR的亞點(diǎn)陣指定波函數(shù)(|Ψ|2)沿GNR寬度x的前三個(gè)LLs(實(shí)體曲線)的空間分布:(a) n = 0， (b) n = 1， (c) n = 2。(d)圖2c中實(shí)心圓點(diǎn)所表示的q = 0.645π處的蛇形軌道(實(shí)體曲線)分布(|Ψ|2)。也給出了這些朗道態(tài)和蛇態(tài)對(duì)應(yīng)的平坦之字形GNR中的波函數(shù)(虛線)進(jìn)行比較。
圖4. 不同扭轉(zhuǎn)速率下200nm寬GNR在q = 0.68π處的朗道態(tài)n =−1的法向模速度自相關(guān)函數(shù)。
相關(guān)研究成果由浙江大學(xué)Kai Chang和北京師范大學(xué)Dong-Bo Zhang課題組2024年發(fā)表在
Nano Letters (鏈接: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c02744)上。原文：Phonon Landau Quantization and Enhanced Lifetime in Deformed Graphene
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
