偽磁場效應可能為有趣現象的出現提供了獨特的機會。迄今為止，對偽磁場對聲子的影響的研究僅限于超材料中的聲波。這種對天然物質原子振動的奇異效應的揭示仍然是難以捉摸的。
本研究對扭曲石墨烯納米帶的模擬揭示了明確的朗道光譜和聲子態的亞晶格極化，模擬了狄拉克費米子在磁場中的行為。得到了山谷指定的螺旋邊緣電流和蛇形軌道。動力學分析表明，聲子朗道態具有較長的壽命，這是實現朗道能級激光的關鍵。研究結果證明了天然材料中存在聲子偽磁場效應，這對原子尺度上聲子量子態的機械調諧具有重要意義。
圖1. 通過沿GNR軸螺旋復制基本重復基序(下圖)獲得的扭曲之字形GNR(上圖)。坐標系定義為x沿GNR寬度維度，y沿GNR軸方向。GNR軸周圍發生扭轉。
圖2. (a) 800 nm寬GNR中的聲子色散(上表)和態密度(下表)。(b)面板A的放大圖，矩形表示的是狄拉克點周圍的柔性模態。(c)扭轉率γ = 0.05°/nm時，800 nm寬扭曲GNR中柔性模的聲子色散(上表)和態密度(下表)。實點(上圖)定位蛇軌道狀態，垂直虛線(下圖)根據eq 3表示n = 0、±1、±2的朗道能級位置，B
eff = 8.6 × 10
-5 nm
-2。
圖3. 在q = 0.68π時，扭曲之字形GNR的亞點陣指定波函數(|Ψ|2)沿GNR寬度x的前三個LLs(實體曲線)的空間分布:(a) n = 0， (b) n = 1， (c) n = 2。(d)圖2c中實心圓點所表示的q = 0.645π處的蛇形軌道(實體曲線)分布(|Ψ|2)。也給出了這些朗道態和蛇態對應的平坦之字形GNR中的波函數(虛線)進行比較。
圖4. 不同扭轉速率下200nm寬GNR在q = 0.68π處的朗道態n =−1的法向模速度自相關函數。
相關研究成果由浙江大學Kai Chang和北京師范大學Dong-Bo Zhang課題組2024年發表在
Nano Letters (鏈接: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c02744)上。原文：Phonon Landau Quantization and Enhanced Lifetime in Deformed Graphene
轉自《石墨烯研究》公眾號
