莫尔（Moiré）物态走向室温 进展

最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心纳米物理与器件实验室N07课题组的吴帆帆博士在杜罗军特聘研究员、杨威特聘研究员、张广宇研究员的指导下，基于课题组外延生长的高品质单晶薄膜（Nano Lett. 2020; 20: 7193; Natl. Sci. Rev. 2022; 9: nwac077），构筑了能带本征对其的高质量转角（～57.5°）双层二硫化钼莫尔超晶格器件 。通过变温输运测量，在莫尔平带1/4、2/4、3/4填充处，观察到了电子关联导致的关联绝缘态，揭示了层杂化的SU(4) 量子模拟器。更重要的是，对于莫尔平带1/4填充的关联绝缘态，实现了目前为止最大的关联能隙 (～126 meV)，并首次阐明了室温下的莫尔关联物态 。通过与松山湖材料实验室的冼乐德研究员、徐巧玲博士理论合作，阐明我们观察到的室温关联绝缘态可能是因为原子重构和共振层间杂化增强协同导致的。基于转角双层二硫化钼莫尔超晶格中强的电子关联和室温关联绝缘态，进一步实现了室温非线性霍尔效应，揭示了莫尔平带的量子几何特性。

图1 转角双层二硫化钼在莫尔平带1/4、2/4、3/4填充处的关联绝缘态

不同于石墨烯，二硫化钼的子晶格对称性是破缺的 。因此，可以预期堆垛对莫尔关联效应有比较大的影响。为了验证堆垛效应，进一步制备了两种不同堆垛的转角器件：AA堆垛（转角2.5°附近）和AB堆垛（转角57.5°附近）。实验测量表明，莫尔关联绝缘态只出现在AB堆垛的转角双层二硫化钼中，而AA堆垛的转角双层二硫化钼没有任何电子关联迹象 ，阐明了在子晶格对称破缺的体系中，堆垛对莫尔关联效应的有效调控。

此外，我们发现，虽然AA堆垛的转角双层二硫化钼没有电子关联，但具有新奇的滑移铁电 特性。于是通过进一步构筑了同时包含AA堆垛和AB堆垛的转角四层二硫化钼器件，实现了AB堆垛中关联绝缘态和AA堆垛中滑移铁电序的耦合，阐明了莫尔体系不同拓扑和关联电子态之间耦合的可能性，为实现全新的耦合莫尔物性提供了可能。

图2 巨大的关联能隙和室温关联绝缘态的证据

相关成果以“Giant Correlated Gap and Possible Room-Temperature Correlated States in Twisted Bilayer MoS₂”和“Coupled Ferroelectricity and Correlated States in a Twisted Quadrilayer MoS₂ Moiré Superlattice”为题分别发表在Physical Review Letters 131, 256201 (2023)和Chinese Physics Letters 40, 047303 (2023) (Express Letter)。该工作得到了国家自然科学基金委，科技部重点研发计划，中国科学院先导B等项目的资助。

编辑：7号机

世界上第一台现代电子计算机是ENIAC，它使用时全镇电灯都会变暗

1946年，在美国诞生了世界上第一台现代电子计算机ENIAC，它标志着人类进入了计算机时代。

从那时至今，计算机在人类的日常生活中扮演着越来越重要的角色，深入到了人类社会的各个角落。

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ENIAC计划｜重达30吨的庞然大物就是计算机

1673年，德国数学家莱布尼兹制成了第一台通用的机械式计算器，200年后，1822年巴贝奇程序被发明。

1941年德国的K．未赛等人研制出全自动继电器计算机，已具有现代计算机的雏形。

人类虽然经历了第二次世界大战，文明遭到一定程度的冲击，但德国这些先进的技术进步，总体上还是让人类更加走向文明，也为新的技术发明，打下了坚实的基础。

1943年美国国防部批准了宾夕法尼亚大学大学的JohnMauchly教授和JohnPresperF.chert工程师提出的制造一台由电子管构成的ENIAC计划。

也就是电子数字积分器和计算器的发明计划。

这是世界上第一台现代电子计算机，从此打开了互联网络大门。

事实上，现代电子数字计算机的数学模型，早就从理论上论证了通用计算机产生的可能性。

1938年，现代信息论的创始人香侬在他发表的论文中，首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现。

1946年2月14日，世界上第一台现代电子计算机埃尼阿克（ENIAC）于美国宾夕法尼亚大学诞生。

这个计算机是电子管计算机，人们采用电子管技术来制作三极管。

电子管外表有点像灯管，金属丝、金属板和线圈等被密封在真空玻璃管中。由于这个原因，电子管不能做得很小。

ENIAC-共使用了18000多个真空电子管，70000多个电阻，10000多个电容，再加上用于输入的卡片阅读器和用于输出的打卡器等，整个ENIAC重达27吨，占地167平方米，有10个房间那么大！

在揭幕仪式上，埃尼阿克为来宾表演了它的绝招，分别在1秒钟内进行了5000次加法运算，和500次乘法运算，这比当时最快的继电器计算机的运算速度快很多了。

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冯诺依曼结构｜它的耗电量每小时超过174千瓦，据说在使用时全镇的电灯都会变暗了

冯诺依曼结构也称普林斯顿结构，是一种计算机设计结构。

其要点是：计算机采用二进制方式运算，处理器使用同一个存储器，经由同一个总线传输。

也就是说，计算机至少要具有存储器、控制器、运算器和输入输出设备。

该结构确定了现代电子计算机的基本机构，从世界上第一台现代电子计算机埃尼阿克，到当前最先进的计算机几乎都采用了冯诺依曼结构。

这台诞生于1946年美国宾夕法尼亚大学莫尔电子工程学院的机器，被当成现代计算机的祖宗。

诞生后便开始在军队服役，为陆军计算炮弹和导弹的轨迹。

在当时，ENIAC可以完成200名使用公式列表机的人员的工作。

但是，电子管还有这样那样的缺陷，比如说体积大、耗电量大、速度慢、可靠性差。

更令人哭笑不得的是，它的耗电量每小时超过174千瓦，据说在使用时全镇的电灯都会变暗。

另外，真空管的损耗率相当高，真空管几乎每15分钟就可能烧掉一次，操作人员须花15分钟以上的时间才能找出烧坏的管子，使用极不方便。

后来，随着电子技术的飞速发展，计算机的性能得到了极大的提高，体积大大缩小，计算机也越来越普及。

可见，1946年世界上第一台现代电子计算机的诞生，标志着人类进入了计算机时代。

总而言之，计算机是一种能够按照人们预先存放在其中的一系列命令，连续高速地进行数据处理的电子机器。

1946年2月14日是人类使用工具文明史上的重要一天，因为世界上第一台现代电子计算机“埃尼阿克”诞生了，之后电子计算机经过了电子管、半导体、集成电路、大规模和超大规模集成电路等几代的发展。

如果说人类制造的其他工具是人类双手的延伸或者力量的传递，那么电子计算机作为代替人脑进行信息加工，它就是人脑的延伸了。

简单地说，计算机是一种信息处理机。计算机经历了从简单到复杂、从低级到高级的发展过程。

自1946年第一台电子数字计算机诞生以来，计算机发展十分迅速，对人类社会的发展产生了极其深刻的影响。

几十年来，信息技术的迅猛发展，使计算机和互联网走进千家万户，融入各个行业，互联网已经成为人类生产、生活不可分割的一部分，这个埃尼阿克确实是世界历史上了不起的一项发明创造。

一起探讨世界上第一台现代电子计算机是ENIAC的故事，欢迎关注我！

作者｜龚柳辉

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