这篇文章磋商了三层扭曲石墨烯的局部原子堆叠和对称性，着重研究了由扭曲三层石墨烯形成的莫尔超晶格。这些超晶格是研究干系电子行为的有用模型，并且与其双层对应体比较，具有更多样化的干系相和更稳定的超导性。文章指出，自发的构造松弛显著改变了莫尔超晶格的行为，并可能在三层石墨烯中超导性的相对稳定性中扮演主要角色。作者利用一种干涉仪式的四维扫描透射电子显微镜方法，直接探测了广泛的三层石墨烯构造中局部石墨烯层的对齐情形。他们的研究结果有助于深入理解重修如何调节局部晶格对称性，这对付在扭曲的三层石墨烯中建立干系相至关主要，揭示了一种与先前假设明显不同的放松构造。
自从最初创造以来，基于石墨烯的莫尔超晶格已成为研究强关联相中关键参数平衡的有代价工具。它们的有效性部分源自于调度扭曲角度、载流子密度和厚度时所表现出的多样征象。值得把稳的是，三层石墨烯在其固有的堆叠排列中展现出明显不同的属性。伯尔纳堆叠（ABA）的三层石墨烯是一种半金属，并且具有类似于单层和双层石墨烯复合的弱耦合带。
01，三层扭曲石墨烯的莫尔超晶格如何影响超导电性的稳定性?
三层扭曲石墨烯的莫尔超晶格对超导电性的稳定性影响显著。比较于传统的双层构造，三层构造展示出更丰富的干系电子相和更强的超导性。这种构造的关键在于，它通过自发的构造弛豫（构造自我调度）显著改变了莫尔超晶格的性子，这对超导电性的稳定性起着重要浸染。
详细来说，不同的堆叠顺序和层间的角度偏差会导致不同的电子行为。特殊是在三层构造中，这种弛豫可能会导致与双层构造不同的超导相的稳定性。通过高等显微技能（如4D-STEM）不雅观察到的局部原子堆叠和重构，为理解三层扭曲石墨烯中的超导性供应了新的视角。这些创造表明，三层构造在探索强关联电子系统方面供应了独特且主要的平台。
02，四维扫描透射电子显微镜？
四维扫描透射电子显微镜（4D-STEM）在研究三层石墨烯构造中的浸染非常关键。这项技能通过剖析电子束衍射产生的局部干涉图样，准确地推断原子层的堆叠方向。
与扫描隧道显微镜（STM）和传统的STEM方法不同，4D-STEM可以探测被封装材料内的莫尔纹理，并且能够选择性地成像繁芜多层材料中的单个双层界面。这一方法直接评估了扭曲的三层石墨烯内部的局部原子堆叠情形。
通过这种丈量，我们创造三层石墨烯的重构模式与之前基于STM的事情提出的模式有显著不同，这对付理解这些材料中的关联电子物理特性具有主要意义。
03，三层石墨烯的原生堆叠办法和特性？
三层石墨烯的原生堆叠办法紧张有两种：Bernal堆叠（ABA）和菱形堆叠（ABC）。它们的特性差异显著：
1.Bernal堆叠（ABA）：这种构造类似于单层和双层石墨烯的组合，表现为半金属特性。在此构造中，各层之间的耦合较弱，导致它们的电子带较为分散。
2.菱形堆叠（ABC）：这种构造中，三层石墨烯之间的耦合更加紧密，表现出多种不同的电子特性。例如，它可以展现出Mott绝缘态、金属行为，乃至在某些条件下表现出超导性。这种堆叠办法的特点是三层间的电子状态发生稠浊，形成更繁芜的电子构造。
这两种堆叠办法的不同，紧张表示在层间耦合的强弱和电子状态的不同。这些差异是由局部晶格对称性的变革引起的，对付少层数石墨烯系统的性子研究具有主要意义。
图文概要
图1展示的是利用干涉4D-STEM暗场成像技能来选择性成像界面。这种方法通过利用束干涉来提取层间堆叠顺序。文章中提及的4D-STEM方法，即四维扫描透射电子显微镜，通过扫描聚焦的电子束穿过样品，并网络探针在真实空间位置的每个衍射图案。这种技能利用衍射电子束中的局部干涉图案，明确推断原子层的堆叠取向。此技能与扫描隧道显微镜（STM）和更常规的STEM方法不同，它能探测被封装材料内的moire模式。
在图1中，b部分示意图展示了旋转角θ及用于标记石墨烯三层的层次编号老例。c部分描述了旋转三层moiré构造中实现的各种高对称性堆叠配置。d和e部分展示了θ约为0°（d）和θ约为0.22°（e）的三层均匀聚焦束电子衍射图案。这些图案中重叠的TTLG布拉格圆盘在插图中被突出显示。f和h部分为虚拟暗场图像，对应于第1层和第3层的重叠。g和i部分为虚拟暗场图像，对应于全部三层的重叠。
在这篇研究中，研究职员磋商了层状材料在不同堆叠办法下的界面特性。文中提到的AAA,ABA,SP和SP等术语代表了材料层间的不同偏移办法。在笛卡尔坐标系中，AAA表示层间无偏移，ABA代表偏移为(a0/√3,0)，SP和SP则分别代表(a0(2√3)−1,0)和(0,a0/2)的偏移，个中a0是晶格常数。这些不同的堆叠办法影响材料的物理特性。
实验中，通过丈量光强变革来剖析材料的堆叠构造。文中描述的线切割图（f,l）展示了均匀所有可能线切割的结果，用实线表示，其周围的阴影区域表示标准偏差。文中提到的红线和黑线，及其对应的颜色阴影区域，分别代表了实验强度和标准偏差。这些丈量结果有助于研究职员理解不同堆叠顺序下的物理特性。
这段笔墨紧张描述了三层石墨烯（TTLG）中的原子堆叠和布拉格盘强度变革的研究。在这项研究中，通过利用双变量颜色图（g部分）和补充部分4-6中的表达式及仿照，将不同的颜色与均匀一阶和二阶布拉格盘强度干系联，进而推断出不同的堆叠顺序。
a部分展示了大尺度莫尔图案得到的局部原子堆叠图，涉及层1和层3之间的局部平面偏移。这些颜色对应于g部分的双变量颜色图。b部分则从考虑所有三层石墨烯的角度出发，展示了与a部分同一区域的局部原子堆叠，并在最右侧插图中显示了b栏目4中构造的缩小视图。
c部分是基于补充部分5中给出的表达式，为刚性莫尔超晶格类比b部分仿照出的堆叠顺序图。所有尺度标尺为25纳米。
d和f部分是略有错位层的TTLG中层对齐的示意图。e部分放大显示了b部分舆图中编号虚线框内的细微局部堆叠顺序调度。
g部分为图例，解释颜色如何与两层和三层干涉模式的均匀一阶和二阶布拉格盘强度干系，并标出了两层高对称区域的位置。
h部分展示了根据补充部分4供应的表达式得到的一样平常三层构造中单个双层界面的预期强度变革。
i部分则是基于补充部分5供应的表达式，预期在刚性扭曲的三层构造中一阶和二阶布拉格盘强度的变革。这些强度关系通过补充部分6中的多切片仿照得到验证。
这篇研究紧张磋商了扭曲双层石墨烯（TTLG）中大尺度和小尺度莫尔纹的特性及其相互浸染。实验数据（Exp）与松弛仿照（Sim）进行了比较，以剖析扭曲角度（θ13和θ23）对原子堆积顺序和区域分数的影响。
1.区域分数剖析：通过对虚拟暗场强度进行阈值处理，研究者将数据分为AtB/tAB和AtA/tAA两类，同时识别出孤子区域（SP）。区域分数与θ13-θ23的关系被揭示，显示实验和仿照在整体趋势上的同等性，只管实验数据在θ13-θ23增大时显示出更急剧的初始低落和更平缓的后期低落。
2.小尺度莫尔纹内局部扭曲角度（θ12）丈量：在θ13≪θ23的条件下，AtA和AtB区域内的θ12丈量显示，在AtA区域中θ12值略小于相邻AtB区域。这种在AtB区域内小尺度莫尔纹紧密化的征象可能有助于整体最小化AtB区域。
3.局部原子堆积顺序：在不同程度的外来应变（ε）下，研究了局部原子堆积顺序的变革。当θ13≪θ23时，不雅观察到的原子重构紧张表现为对AtA型堆积（白色）相对付AtB型（蓝色）和孤子型（灰色）区域的轻微偏好。
这项研究为理解和掌握TTLG中的原子重构模式供应了主要的实验和理论根本，特殊是在不同扭曲角度和应变条件下的原子堆积顺序和区域分数的变革。
图5展示了异质应变效应。在此图中，a部分显示了仅考虑第1层和第3层时样品的局部堆叠顺序调制图。这些样品具有逐渐增大的外来异质应变百分比。b部分则对应于在考虑所有三层石墨烯时得到的局部堆叠顺序调制图。通过拟合莫尔波纹三角形的大小和不对称性，确定了扭曲角度、异质应变的百分比及其范围。所有尺度条均为25纳米。
这些图像揭示了外来异质应变紧张浸染于较大尺度的莫尔模式，而对较小尺度的莫尔超晶格的影响较小，这与之前对双层莫尔系统的研究相同等。
总结展望
本文提出了一种利用四维扫描透射电子显微镜（4D-STEM）的干涉丈量方法，成功地直接探测了扭曲三层石墨烯中局部层间对齐情形。研究创造，与之前的扫描隧道显微镜（STM）研究所提出的构造不同，此方法揭示了在扭曲三层石墨烯中自发的晶格松弛征象，这对付理解这些材料中的关联电子物理至关主要。未来展望方面，这项事情不仅为深入理解扭曲石墨烯多层体系中的电子干系征象供应了新的视角，而且对付研究其他二维材料体系中的晶格对齐和电子性子的影响也具有主要意义。此外，这种高精度的构造表征技能可能会推动对多层二维材料在量子信息科学、纳米电子学和新型器件设计等领域的运用研究，为未来的材料科学和物理研究供应新的工具和理论根本。
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参考文献
Craig,I.M.,VanWinkle,M.,Groschner,C.etal.Localatomicstackingandsymmetryintwistedgraphenetrilayers.Nat.Mater.(2024).
