形变石墨烯中的声子朗道量子化和寿命增强

伪磁场效应可能为有趣现象的出现提供了独特的机会。迄今为止，对伪磁场对声子的影响的研究仅限于超材料中的声波。这种对天然物质原子振动的奇异效应的揭示仍然是难以捉摸的。本研究对扭曲石墨烯纳米带的模拟揭示了明确的朗道光谱和声子态的亚晶格极化，模拟了狄拉克费米子在磁场中的行为。得到了山谷指定的螺旋边缘电流和蛇形轨道。动力学分析表明，声子朗道态具有较长的寿命，这是实现朗道能级激光的关键。研究结果证明了天然材料中存在声子伪磁场效应，这对原子尺度上声子量子态的机械调谐具有重要意义。

　　图1. 通过沿GNR轴螺旋复制基本重复基序(下图)获得的扭曲之字形GNR(上图)。坐标系定义为x沿GNR宽度维度，y沿GNR轴方向。GNR轴周围发生扭转。

　　图2. (a) 800 nm宽GNR中的声子色散(上表)和态密度(下表)。(b)面板A的放大图，矩形表示的是狄拉克点周围的柔性模态。(c)扭转率γ = 0.05°/nm时，800 nm宽扭曲GNR中柔性模的声子色散(上表)和态密度(下表)。实点(上图)定位蛇轨道状态，垂直虚线(下图)根据eq 3表示n = 0、±1、±2的朗道能级位置，Beff = 8.6 × 10-5 nm-2。

　　图3. 在q = 0.68π时，扭曲之字形GNR的亚点阵指定波函数(|Ψ|2)沿GNR宽度x的前三个LLs(实体曲线)的空间分布:(a) n = 0， (b) n = 1， (c) n = 2。(d)图2c中实心圆点所表示的q = 0.645π处的蛇形轨道(实体曲线)分布(|Ψ|2)。也给出了这些朗道态和蛇态对应的平坦之字形GNR中的波函数(虚线)进行比较。

图4. 不同扭转速率下200nm宽GNR在q = 0.68π处的朗道态n =−1的法向模速度自相关函数。

　　相关研究成果由浙江大学Kai Chang和北京师范大学Dong-Bo Zhang课题组2024年发表在Nano Letters(链接:
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c02744)上。原文：Phonon Landau Quantization and Enhanced Lifetime in Deformed Graphene

　　来源：石墨烯研究