石墨烯和拓撲絕緣體等新材料，具有無質(zhì)量的狄拉克費米子，使相對論量子現(xiàn)象的研究成為可能。因為無質(zhì)量的狄拉克費米子形成的單個量子點和耦合量子點，可以分別被視為人工相對論原子和分子。這種結(jié)構(gòu)為研究極端相對論（粒子速度接近光速）的原子和分子物理，提供了獨特的試驗平臺。

近日，美國 加利福尼亞大學(xué)圣克魯斯分校(University of California,Santa Cruz)，Zhehao Ge,  Jairo Velasco Jr等，英國 曼徹斯特大學(xué)（The University of Manchester）Sergey Slizovskiy， Vladimir I. Fal'ko，等，在Nature Nanotechnology上發(fā)文，報道了利用掃描隧道顯微鏡，創(chuàng)建和探測了單個和耦合靜電定義的石墨烯量子點，以揭示人工相對論納米結(jié)構(gòu)的磁場響應(yīng)。

在石墨烯單個量子點中，觀察到了巨大的軌道塞曼劈裂和高達~70MeVt–1和~600μB（μB，玻爾磁子）軌道磁矩。對于耦合的石墨烯量子點，觀察到Aharonov–Bohm振蕩和~20MeVt–2的強Van Vleck順磁位移。該項研究發(fā)現(xiàn)，為相對論量子點態(tài)提供了基本的見解，可以潛在地用于量子信息科學(xué)。

Giant orbital magnetic moments paramagnetic shift in artificial relativistic atoms molecules.人造相對論原子和分子中的巨軌道磁矩和順磁位移。

圖1：實驗裝置和石墨烯量子點graphene quantum dots，GQD態(tài)的軌道塞曼分裂 | orbital Zeeman splitting of GQD states。

圖2 線性軌道塞曼分裂的實驗觀察。

圖3：石墨烯量子點GQD態(tài)磁矩的量子數(shù)和門依賴性。

圖4：耦合雙石墨烯量子點GQDs的順磁位移和阿哈羅洛夫-波姆Aharonov-Bohn，AB效應(yīng)。

文獻鏈接：https://www.nature.com/articles/s41565-023-01327-0https://doi.org/10.1038/s41565-023-01327-0