2024年5月8日，J. Am. Chem. Soc.在线发表论文《Exciton Localization Modulated by Ultradeep Moiré Potential in Twisted Bilayer γ-Graphdiyne》，论文通讯作者为我院张跃院士和康卓教授。

  单光子发射器作为量子信息的发射器，是量子通信的关键部件，已成为下一代信息技术的研究热点。单光子源的产生很大程度上依赖于控制局域光激发激子辐射复合的能量势阱。由二维双层之间的晶格失配或旋转位错形成的周期性莫尔超晶格是有序纳米级能量分布（也称为莫尔势）的特征。莫尔势为许多新量子态的精确调控铺平了新的道路，包括非常规超导、关联绝缘体、霍夫施塔特蝴蝶、莫尔声子和莫尔激子。

  转角莫尔超晶格以其莫尔势能为特征，其深度为增强激子-激子相互作用和激子局域性提供了一种有效的方法，以实现高性能量子光子器件。然而，进一步突破莫尔势深度的极限仍然是一个长期的挑战。

  本工作系统描述了转角双层γ-石墨炔（TBGDY）中超深莫尔势定制激子的局域化行为。理论上产生了21.79°的层间转角，这被揭示为源于交替耦合的sp和sp2杂化碳结构。在这方面，TBGDY中产生了约289 meV的超深莫尔势，超过了迄今为止报道的转角二维层状材料。此外，揭示了层间耦合对莫尔超晶格晶格势场的调控规律，发现了莫尔超晶格势场475%的增强。

  由于超深莫尔势的横向约束效应，激子中电子和空穴的空间分布从规则的交替模式转变为相对分离和局域化的模式。值得注意的是，在莫尔势阱AA堆叠位点观察到超强局域化现象，这提供了对量子发射的更好理解。这项工作验证了γ-石墨烯衍生物在转角电子学中的普遍可行性，有望在高性能量子发射阵列和器件的发展中得到广泛应用。

图1  TBGDY莫尔超晶格的示意图

图2  TBGDY莫尔超晶格中的莫尔势

图3  TBGDY莫尔超晶格的周期晶格势场

图4  TBGDY莫尔超晶格(θ=21.79°)中局域莫尔激子波函数的实空间重构