驾驭扭曲二维材料：革新电子学新范式
纳米技术指数纳米（nm）尺度物质操控。参考：一张纸约100,000nm厚。掌握此尺度涌现的独特现象，科学家可开发更小、更快、更节能器件。
IBM Research在政府伙伴支持下，探索纳米尺度以提升全电子谱系功率密度与能效——从智能手机、IoT传感器至支撑互联网的海量云数据中心。
图1：可0°-360°旋转的纳米级钥匙状器件，作为隧穿场效应晶体管（TFET）电流控制开关。
先锋项目由IBM苏黎世实验室Elad Koren博士领衔。获瑞士国家科学基金会Ambizione计划资助，团队探究二维（2D）材料堆叠基础物理，聚焦石墨烯。
石墨烯卓越电子性质使其成为未来半导体与量子器件领跑者。两层相同石墨烯以精准相对角度堆叠，形成周期超晶格，可打开能带隙——迈向兼具强大与节能的次世代晶体管的关键步骤。
2016年9月，Koren等在同行评审刊物Nature Nanotechnology发表首批成果。利用原子力显微镜探针尖端，实现层间旋转对齐亚度控制，制得图1钥匙状器件。
该器件可全360°旋转，作为TFET超精密开关。此能力对最小化漏电流、降低电子电路整体能耗至关重要。
“我们实现前所未有的旋转构型控制精度，角度分辨率优于0.1°，同时支撑基础研究与实用器件实现，”Koren表示。
50mV偏压下连续旋转杠杆臂测得扭曲石墨纳米结构电流。嵌图：21.8°与38.2°共轭扭曲角下双层石墨烯耦合动量空间表征。
对堆叠角度精准控制允许工程师定制广泛物理特性——电子、光学、热电、机电——为跨学科创新材料与器件开辟道路。
单晶胞扭曲产生高磁通量，诱发Hofstadter蝴蝶——描述强磁场与周期势场中电子行为的理论图案。
摩擦在纳米尺度仍存挑战，可产生热、磨损、能耗。然而2D层状系统旋转错配大幅抑制摩擦，此现象称超润滑。
“几乎零摩擦——找到正确角度，层间顺滑滑动，”Koren解释。
通过与广泛研究社区分享发现，Koren期望激发新颖材料与器件概念，塑造电子学未来。
纳米材料