近日，科学家发文指出三层扭转石墨烯能够表现出超导性。该三层扭转石墨烯比双扭曲层石墨烯更加稳定，并且能够通过两种相互独立的方式进行调节，这样的结构或有助于理解实现高温超导需要的条件。

　　新材料表现更加稳定

　　当两层石墨烯以合适的角度叠加在一起时，层状结构就会转变成一种非常规的超导体，允许电流在没有阻力或浪费能量的情况下通过。

　　2018年，美国麻省理工学院物理学教授巴勃罗·哈里略-埃雷罗的团队首次观察到双层石墨烯中的这种“魔法角度”转变。从那时起，在新兴的“扭曲电子学”领域，科学家们一直在寻找其他可以扭曲成超导的材料。

　　直到今日，他们终于发现了除原来的双扭曲层石墨烯外，还能表现出超导性的材料——三层扭转石墨烯。他们观察到三层扭转石墨烯薄片结构中的中间层相对于外层扭曲成了一个新的角度。这种新的三层结构表现出比双层结构更强的超导性，并且还可以通过施加和改变外部电场的强度来调节。

　　巴勃罗·哈里略-埃雷罗说：“这种超导体的发现将扭曲电子学领域扩展到了全新的方向，在量子信息和传感技术中具有潜在的应用。”

　　超导性强度可人为控制

　　在探索新的三层扭转石墨烯结构时，研究团队发现，可以通过两种方式控制其超导性。

　　研究团队此前提出的双扭曲层石墨烯，其可以通过施加外部门电压来改变流过材料的电子数量，从而调节其超导性。研究团队上下调节门电压，同时测量材料停止耗散能量、转变为超导体时的临界温度。通过这种方式，团队能够像调节晶体管一样打开和关闭双层石墨烯的超导性。

　　团队使用相同的方法来调节三层扭转石墨烯时，发现了控制材料超导性的第二种方法，这在双扭曲层石墨烯和其他转角结构中是不可能的。他们使用附加电极对材料施加电场，这能够改变三层结构之间的电子分布，但不改变结构的整体电子密度，从而进行超导性的调控。

　　论文合著者朴正民说：“现在，这两个相互独立的‘旋钮’能为我们提供大量有关超导电性出现条件的信息，帮助我们理解这种不寻常的超导状态背后至关重要的物理学原理。”

　　通过同时使用这两种方法调整三层结构，研究小组甚至在即使电子密度很低的3毫开尔文临界温度下也观察到了超导性。

　　或可成为最强大耦合超导体

　　巴勃罗·哈里略-埃雷罗说：“我们发现三层扭转石墨烯可以成为最强大的耦合超导体，这意味着在给定的电子数量很少的情况下，它也能在相对较高的温度下进行超导。它能带来最大的收益。”

　　目前，研究人员正在计划制造三层以上的转角石墨烯结构，以了解具有更高电子密度的此类构型是否可以在更高的温度下表现出超导性，甚至实现室温超导。

　　“如果能够工业化大规模生产这些结构，那么我们就可以制造用于量子计算的超导比特，或者低温超导电子器件、光子探测器等。不过目前我们还不知道如何一次制造数十亿个这样的结构。”巴勃罗·哈里略-埃雷罗说。

　　朴正民说：“我们的主要目标是理解强耦合超导的基本性质。三层扭转石墨烯不仅是有史以来最强大的强耦合超导体，它还具备最大的调节空间。借助这种可调性，我们能够真正实现在相空间的任何位置探索超导电性。”（本报综合）