研究前沿：Nature Nanotechnology-石墨烯量子點

石墨烯和拓撲絕緣體等新材料，具有無質量的狄拉克費米子，使相對論量子現象的研究成為可能。因為無質量的狄拉克費米子形成的單個量子點和耦合量子點，可以分別被視為人工相對論原子和分子。這種結構為研究極端相對論（粒子速度接近光速）的原子和分子物理，提供了獨特的試驗平臺。

近日，美國 加利福尼亞大學圣克魯斯分校(University of California,Santa Cruz)，Zhehao Ge,  Jairo Velasco Jr等，英國 曼徹斯特大學（The University of Manchester）Sergey Slizovskiy， Vladimir I. Fal'ko，等，在Nature Nanotechnology上發文，報道了利用掃描隧道顯微鏡，創建和探測了單個和耦合靜電定義的石墨烯量子點，以揭示人工相對論納米結構的磁場響應。

在石墨烯單個量子點中，觀察到了巨大的軌道塞曼劈裂和高達~70MeVt–1和~600μB（μB，玻爾磁子）軌道磁矩。對于耦合的石墨烯量子點，觀察到Aharonov–Bohm振蕩和~20MeVt–2的強Van Vleck順磁位移。該項研究發現，為相對論量子點態提供了基本的見解，可以潛在地用于量子信息科學。

Giant orbital magnetic moments paramagnetic shift in artificial relativistic atoms molecules.人造相對論原子和分子中的巨軌道磁矩和順磁位移。

圖1：實驗裝置和石墨烯量子點graphene quantum dots，GQD態的軌道塞曼分裂 | orbital Zeeman splitting of GQD states。

圖2 線性軌道塞曼分裂的實驗觀察。

圖3：石墨烯量子點GQD態磁矩的量子數和門依賴性。

圖4：耦合雙石墨烯量子點GQDs的順磁位移和阿哈羅洛夫-波姆Aharonov-Bohn，AB效應。

文獻鏈接：https://www.nature.com/articles/s41565-023-01327-0https://doi.org/10.1038/s41565-023-01327-0