扭曲双层石墨烯中的可调关联态和自旋极化相

最近的研究在魔角扭曲双层石墨烯中发现了相互关联的绝缘态和超导性，这使得在扭曲范德瓦尔斯异质结构中实现的可调谐平带系统中的电子相关性的实验研究成为可能。

这种新颖的扭曲角自由度和控制应该可以推广到其他二维系统，这些系统可能表现出类似的相关物理行为，并且使技术能够调整和控制电子—电子相互作用的强度。

在此，科学家报告了一种基于小角度扭曲双层石墨烯（TBBG）的高度可调关联系统，由两片旋转的伯纳尔堆叠双层石墨烯组成。

TBBG具有丰富的相图性，具有可调谐的相关绝缘子态，这些绝缘子态对扭曲角和电位移场的应用高度敏感，后者反映了伯纳尔堆叠双层石墨烯的固有极化率。在所有整数电子填充下，通过位移场可以开关相关绝缘子态。这些关联态对磁场的响应表明了自旋极化基态的存在，这与魔角扭曲双层石墨烯形成了鲜明对比。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2260-6

农田岩石风化能大量去除二氧化碳

农田中增强硅酸盐岩石风化（ERW），能用于大气二氧化碳去除（CDR），这是目前缓解人为气候变化所必需的。ERW还可能对改善粮食和土壤安全及减少海洋酸化产生协同效益。

科学家使用综合性能模型方法对2050年进行了初步的技术经济评估，量化了各国CDR潜力和成本的差异，这些差异与正常运作的能源政策以及将未来气温上升限制在2摄氏度以内的政策有关。中国、印度、美国和巴西在帮助实现每年排放20亿吨到50亿吨二氧化碳的平均全球CDR目标方面具有巨大潜力，而每吨二氧化碳的提取成本约为80至180美元。

无论未来的能源政策如何，这些目标和成本都是稳定的。现有农田的部署为农业和气候政策的协调提供了机会。然而，成功取决于克服政治和社会惰性，制定规章和奖励框架。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2448-9

人工原子的大规模集成

开发量子计算机和远程量子网络的一个主要挑战是在许多单独可控的量子位上分布纠缠。钻石色中心构成了固态“人造原子”量子位的主要来源，因为它们能够按需进行远程纠缠、对超过10个辅助量子位的相干控制，以及长达一分钟的相干时间和内存增强的量子通信。

在此，科学家介绍了一种“量子微芯片”的高产量异质集成过程——在光子集成电路（PIC）上包含高度相干的色心的钻石波导阵列。科学家利用这个过程实现了一个128通道、无缺陷阵列的锗空位和硅空位色心氮化铝PIC。

光致发光光谱显示，锗空位（硅空位）发射体的平均光线宽为54兆赫（146兆赫），稳定而狭窄，接近时间限制的32兆赫（93兆赫）。

研究表明，单个色心光学跃迁的不均匀性可以通过50千兆赫以上的集成调谐原位补偿而不发生线宽退化。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2441-3

表面结构相变的相干控制

在固体中，金属到绝缘体的跃迁是光学操作的一个重要目标，提供了电子和晶格性质的超快变化。然而，一致性对这种过渡的效率和阈值的影响在很大程度上仍然未得到足够的研究。

在此，科学家演示了在准一维固态表面系统中的金属—绝缘体结构相变的相干控制。采用飞秒双脉冲激励方案将系统从绝缘状态转换为亚稳态，并通过超低能电子衍射监测相应的结构变化。为了控制跃迁，科学家利用连接两相的关键结构模式中的振动相干性，观察双脉冲开关效率中与延迟相关的振荡。在亚稳态和非平衡态下，固体和表面的模式选择相干控制可以开辟转换化学和物理功能的新途径。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2440-4

（李言编译）