本网讯 改革网·江淮风采近日从中国科学技术大学获悉，该校合肥微尺度物质科学国家研究中心国际功能材料量子设计中心和物理系中国科学院强耦合量子材料物理重点实验室曾长淦教授、范晓东特任副研究员与武汉大学袁声军教授，以及西班牙Imdea Nanociencia研究所Francisco Guinea教授、博士后詹真合作，通过利用精心设计的人工笼目超晶格势场，实现了石墨烯中不同色散类型能带的选择性调控。

相关研究结果于8月6日发表在权威物理期刊《物理评论快报》上，并获得了编辑推荐，同时被美国物理学会旗下在线新闻网站“物理（physics.aps.org）”进行了精选报道。

能带结构是决定固体材料电子特性的基础，如何按需设计与调控能带结构一直是凝聚态物理领域的研究热点。二维材料因其灵活的栅压可调性和易于构筑异质结的属性，为能带调控研究提供了新的契机。其中，转角石墨烯体系通过层间摩尔势场成功构筑了无色散平带，并观测到了多种新奇物理现象，如关联绝缘态、非常规超导和量子反常霍尔效应等。

利用微纳加工方式对二维材料施加周期型栅压可以构筑“人工电子超晶格”，从而实现类似于摩尔势场的能带调控作用。相较于摩尔超晶格，人工电子超晶格具有更灵活的可调性，为实现新型能带调控及物态设计提供了一个新的、更具可控性的研究平台。

图示：(a)人工笼目超晶格及色散选择型能带调控示意图；(b)超晶格能带中的线性色散能带分量（D1、D2）及平带分量（F1-F4）；(c)随着超晶格势场调制，本征狄拉克能带（IPD）消失，卫星狄拉克能带（SDP）增强。

研究团队此次精心设计的人工笼目超晶格，实现了石墨烯能带结构中不同色散类型分量的选择型调控。经实验及理论研究发现，在人工笼目势场作用下，石墨烯能带中出现了线性色散能带和无色散平带等不同类型的能带分量。平带分量的电子态局域在超晶格格点处，而线性色散能带分量的电子态更加弥散，因此更容易被人工超晶格结构中的局域栅压调控。当增强人工势场强度时，平带分量的移动速度明显高于线性色散能带分量，导致了实验上观测到的本征狄拉克能带的抑制以及卫星狄拉克能带的增强。此外，在垂直磁场的作用下，由于磁场势与超晶格势的竞争，本征狄拉克能带重新占据主导作用。

该工作不仅提供了一种全新的原位能带调控手段，还深入理解了人工超晶格势场作用下能带演化的动力学过程。新闻网站“物理（physics.aps.org）”在精选报道中评价道，该工作“为能带结构的按需设计奠定了基础”。

此次研究得到了国家自然科学基金委、科技部、中国科学院以及安徽省的资助。（杨力华）