揭開扭曲石墨烯超導的魔力

2018 年，在以 1.1 度的精確角度堆疊的兩個單原子厚石墨烯層(稱為“魔角”扭曲雙層石墨烯)中發(fā)現(xiàn)了超導性，這讓科學界感到非常驚訝。自發(fā)現(xiàn)以來，物理學家一直在問，是否可以使用現(xiàn)有理論來理解神奇石墨烯的超導性，或者是否需要全新的方法——例如那些被編組以了解在高溫下超導的神秘陶瓷化合物的方法?，F(xiàn)在，正如《自然》雜志報道的那樣普林斯頓大學的研究人員通過展示神奇石墨烯的超導性與高溫超導體的超導性之間驚人的相似性，解決了這一爭論。神奇的石墨烯可能是開啟超導新機制的關鍵，包括高溫超導。

普林斯頓大學1909屆物理學教授兼復雜材料中心主任Ali Yazdani領導了這項研究。多年來，他和他的團隊研究了許多不同類型的超導體，最近將注意力轉(zhuǎn)向了神奇的雙層石墨烯。

“有人認為神奇的雙層石墨烯實際上是一種偽裝在非凡材料中的普通超導體，”亞茲達尼說，“但當我們用顯微鏡觀察它時，它具有高溫銅酸鹽超導體的許多特征。這是一個似曾相識的時刻。”

超導性是自然界最有趣的現(xiàn)象之一。它是一種電子在沒有任何阻力的情況下自由流動的狀態(tài)。電子是帶負電荷的亞原子粒子;它們對我們的生活方式至關重要，因為它們?yōu)槲覀兊娜粘ｋ娮赢a(chǎn)品提供動力。在正常情況下，電子行為不規(guī)律，以最終低效和浪費能量的方式相互跳躍和擠壓。

但在超導下，電子突然配對并開始一致流動，就像波浪一樣。在這種狀態(tài)下，電子不僅不會失去能量，而且還表現(xiàn)出許多新的量子特性。這些特性使得許多實際應用成為可能，包括用于 MRI 和粒子加速器的磁鐵，以及用于制造量子計算機的量子位。超導性最早是在極低溫度下在鋁和鈮等元素中發(fā)現(xiàn)的。近年來，人們發(fā)現(xiàn)它在非常高的壓力下接近室溫，并且在陶瓷化合物中的溫度剛好高于液氮的沸點(77 開氏度)。

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