神奇角度的石墨烯會形成超導態(tài)

神奇角度的石墨烯會形成超導態(tài)

英國《自然》雜志日前連發(fā)兩篇物理學重磅論文，報告了麻省理工學院（MIT）科學家對非常規(guī)超導材料的行為的新見解，這一發(fā)現轟動業(yè)界，被稱為石墨烯超導的重大進展。此類材料已讓物理學家困惑達幾十年之久，而最新發(fā)現或有助于開發(fā)高溫超導材料，用來制作強大的磁體或開發(fā)低功耗電子技術。


根據1957年的超導電性理論，某些材料能夠以零電阻導電。然而，許多材料表現出所謂的非常規(guī)超導電性，無法用該理論解釋。


此次，美國麻省理工學院科學家帕博羅·加力羅-埃雷拉及其同事發(fā)現，當兩層石墨烯以一個“神奇角度”纏扭在一起時，它們表現出非常規(guī)超導電性。也就是說，研究團隊在兩層石墨烯中發(fā)現了新的電子態(tài)，其可以簡單實現絕緣體到超導體的轉變，而其屬性與銅氧化物（其結構往往難以調整）的高溫超導類似。


這種“神奇角度”的石墨烯除了會形成超導態(tài)——來源于電子之間的強吸引作用而產生零電阻，還會形成另一種電子態(tài)。在第二篇論文中，該團隊展示了纏扭的雙層石墨烯系統(tǒng)會出現一種新的絕緣態(tài)——莫特絕緣體態(tài)（Mott Insulator），這種狀態(tài)似乎由強大的電子間相互作用推動產生。


兩篇論文所報告的系統(tǒng)，可以通過改變扭轉角度和電場來輕易調整。這意味著，該成果將提供一個全新的二維平臺，以供科學家們理解曾長期困擾物理學界的高溫超導電性的起源問題，并將打開一扇研究非常規(guī)超導體的大門，同時也為全新電學性能的開拓和工程化鋪平道路。

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