神奇!石墨烯扭轉「角度」可變超導體

2018年03月22日     檢舉

英國《自然》雜誌日前連發兩篇物理學重磅論文,報告了麻省理工學院(MIT)科學家對非常規超導材料的行為的新見解,這一發現轟動業界,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,而最新發現或有助於開發高溫超導材料,用來製作強大的磁體或開發低功耗電子技術。

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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,它們表現出非常規超導電性。也就是說,研究團隊在兩層石墨烯中發現了新的電子態,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——來源於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。在第二篇論文中,該團隊展示了纏扭的雙層石墨烯系統會出現一種新的絕緣態——莫特絕緣體態(Mott Insulator),這種狀態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,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台,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,並將打開一扇研究非常規超導體的大門,同時也為全新電學性能的開拓和工程化鋪平道路。(記者張夢然)

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