由二维多层构建的摩尔超晶格可以产生丰富且可调谐的物理性质。魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）是最突出的例子之一，它表现出非常规超导性，相关物理学，铁磁性和非平凡拓扑结构，远远超出单层石墨烯。最近，魔角扭曲三层石墨烯（MATTG）显示出类似于MATBG的稳健超导性和其他独特性质，包括违反泡利极限和重入超导性。因此，对MATGG新型电子结构的研究不仅可以作为进一步理解非常规超导性的阶梯，还可以为高效的量子电子学提供潜在的材料平台。
 
魔角扭曲石墨烯系统在凝聚态物理学中创造了一个充满活力的领域，也给实验技术带来了巨大的挑战。这些器件的微米尺寸是通过机械剥离方法制造的，这需要精确控制石墨烯层的位置和扭曲角度。电子结构的器件制造和系统研究需要不同研究小组和平台的努力。在上海科技大学和上海同步辐射设施（SSRF）的合作下，陈玉林和刘仲恺的团队花了六年时间建造了中国第一个纳米尺度的角分辨光发射光谱（NANO-ARPES）终端站，该终端站自2021年以来已在SSRF中全面投入运行。该研究小组隶属于SPST的拓扑物理实验室（LTP）。nano-ARPES设施提供了一种强大的实验技术来研究极小尺寸样品和器件的电子结构。
 
最近，由特聘兼职教授陈玉林和刘仲恺副教授领导的研究小组通过在SSRF中进行nano-ARPES取得了他们的第一个主要成果。8月31日，这一结果发表在高影响力的《Advanced Materials》杂志上，题为“观察魔角扭曲三层石墨烯中共存的狄拉克带和摩尔纹平带”。
 
Fig.魔角扭曲三层石墨烯。（a） 堆叠几何形状;（b） 装置侧面横截面的图示;（c） 设备的光学显微镜照片;（d） 通过nano-ARPES对设备进行实空扫描;（e） STM测量的摩尔纹图案;（f） 用nano-ARPES测量的摩尔纹小波段;（g） nano-ARPES观测到的平带和狄拉克带共存。
 
凭借nano-ARPES先进的亚微米空间分辨率，研究小组设法解决了器件的单层，双层和MATGG区域。对MATGG区域的精细测量为动量空间中共存的狄拉克带和摩尔纹平坦带提供了第一个实验证据，与第一性原理计算一致。扫描隧道显微镜/光谱学（STM/STS）测量显示出清晰的摩尔纹周期性和平坦波段的真实空间定位，这与不确定性原理所连接的动量空间中的扩展相对应。本研究为摩尔纹超晶格的电子结构提供了示例研究和重要进展。
 
 
这个合作ATED工作由上海科技大学、牛津大学、南京理工大学和南京大学的研究团队进行。共同的第一作者是：李毅伟博士（现为武汉大学高等研究院副研究员）、张世豪博士、上海科技大学博士生魏立洋、南京大学研究生陈凡强。刘仲恺教授、陈玉林教授、王美晓副教授、南京理工大学刘建鹏副教授、程斌教授是共同通讯作者。
 
摘自《The Graphene Council》网站