我校物理与光电工程学院团队在国际纳米领域顶刊发表学术成果

近日，我校物理与光电工程学院何朝宇教授团队在国际纳米领域顶刊《纳米快报》（Nano Letters）发表了题为《莫尔金刚石中的二维平带》（Two-dimensional flat bands in moiré diamonds）的最新研究成果。

该研究突破传统二维范德华体系框架，将莫尔工程引入三维金刚石网络结构。通过精确构造旋转与重组方式，在金刚石骨架中形成长周期调制结构，提出并实现了一种全新的碳同素异形体——莫尔金刚石。理论计算表明，该体系在费米能级附近形成明显的二维平带电子态，电子色散在二维布里渊区显著压缩，动能被有效抑制。

平带结构的出现意味着电子-电子相互作用效应被相对放大，为强关联量子态的产生提供了重要物理条件。在纯碳三维共价体系中实现二维平带结构，不仅拓展了莫尔物理的材料维度，也为探索碳基平带铁磁性、拓扑物态及新型量子相提供了新的理论平台。

近年来，随着“魔角”莫尔超晶格体系中强关联现象的发现，平带物理成为凝聚态物理和量子材料研究的前沿领域。然而，现有莫尔物理研究几乎全部集中于二维层状范德华材料体系，如何将莫尔调制思想推广至三维强共价网络材料，一直是理论上的关键挑战。

该研究团队长期发展的图空间晶体结构预测方法和自主研发的RG2软件，结合高通量结构搜索与第一性原理计算，在广阔构型空间中定位到满足莫尔调制条件且具有稳定性的结构。该研究体现了团队“从图模型出发—构建晶体结构—预测量子物性”的特色研究路线，拓展了莫尔工程在三维强共价体系中的应用边界，为设计可调控平带碳材料提供了新思路，对碳基功能量子材料的发展具有重要意义。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c05728