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前沿 | 石墨烯扭轉(zhuǎn)“角度”可變超導(dǎo)體

2018-04-03 10:21:50 作者：本網(wǎng)發(fā)布來源：科技日報分享至：

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

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

　　此次，美國麻省理工學(xué)院科學(xué)家帕博羅·加力羅-埃雷拉及其同事發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩層石墨烯以一個“神奇角度”纏扭在一起時，它們表現(xiàn)出非常規(guī)超導(dǎo)電性。也就是說，研究團(tuán)隊在兩層石墨烯中發(fā)現(xiàn)了新的電子態(tài)，其可以簡單實現(xiàn)絕緣體到超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，而其屬性與銅氧化物（其結(jié)構(gòu)往往難以調(diào)整）的高溫超導(dǎo)類似。

　　這種“神奇角度”的石墨烯除了會形成超導(dǎo)態(tài)——來源于電子之間的強(qiáng)吸引作用而產(chǎn)生零電阻，還會形成另一種電子態(tài)。在第二篇論文中，該團(tuán)隊展示了纏扭的雙層石墨烯系統(tǒng)會出現(xiàn)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(qiáng)大的電子間相互作用推動產(chǎn)生。

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

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責(zé)任編輯：王元