低維與奈米尺度系統

莫爾條紋

/ mwah-RAY PAT-ern /

你大概在視訊通話裡見過這一幕:當對方穿著細條紋的襯衫,畫面上會浮現出閃爍的波浪狀條帶,而襯衫上其實根本沒有這些條帶。透過兩層薄薄的窗簾望出去,你會看到類似的東西——大片起伏的形狀,而任何一層單獨都沒有。那種幽靈般的大尺度圖案,就是莫爾條紋。

莫爾條紋出現於兩個規則網格略有錯位地疊在一起之時——要麼間距有一點點差異,要麼彼此有一點點扭轉。兩個網格的線條恰好彼此重疊之處,你會得到亮斑;它們落入對方空隙之處,你會得到暗斑;而這些「吻合」與「錯開」的區域,會以比原網格大得多的間距重複出現。於是一點點錯位,便產生出遠比任何單個網格都大的圖案,把那微小的差異放大成肉眼易見的東西。

莫爾條紋的重要性,遠不止於光學上的奇趣:當兩個原子晶格略帶扭轉地疊在一起時,由此產生的莫爾條紋,便如同一個巨大的人造晶格,重新塑造電子的運動方式,這正是近來扭轉二維材料革命的核心。誠實的提醒是:這種圖案並不是一個你能拿起來的實物——它是一種干涉效應,是兩個底層網格在何處吻合的一種圖樣,並沒有在任何地方添加新的原子或線條。

把兩把齒距略有不同的梳子一上一下疊放並推動它們:暗帶便會掃掠而過,跑得遠比任何一根梳齒快、跨度也遠比它寬。同樣的把戲,用兩個原子晶格來玩,就構築出了扭轉雙層石墨烯背後的超晶格。

兩把齒距略不同的梳子疊放,會顯出遠比梳齒寬大的掃掠暗帶——這就是莫爾條紋。

錯位或扭轉越小,莫爾條紋反而越大——所以在扭轉晶體裡,扭角越小,莫爾元胞就越大,這正是為什麼如此微小的角度變化,會對電子產生不成比例的巨大影響。

又稱
moiré pattern莫尔条纹