《自然》：曼徹斯特大學團隊發現菱形石墨「透視」超導體，太牛了

曼大團隊發現

菱形石墨『透視』超導體

近日，由英國曼徹斯特大學領導的一個國際研究小組開發一種新納米材料，它能反射最初在複雜人造結構——扭曲雙層石墨烯中發現的「魔幻角度」效應。扭曲雙層石墨烯是近年來物理學研究的一個關鍵領域。

相關論文8月12日刊登於《自然》。

新聞背景：2004年，曼徹斯特大學的兩位物理學家首次從層狀結構的石墨中用膠帶剝離出了單個原子厚度的石墨烯（兩人因為相關工作獲得2010年諾貝爾物理學獎），自此之後，幾個實驗組迅速投身到了對於扭轉雙層石墨烯性質的研究當中。

近日，由英國曼徹斯特大學領導的一個國際研究小組開發一種新納米材料，它能反射最初在複雜人造結構——扭曲雙層石墨烯中發現的「魔幻角度」效應。扭曲雙層石墨烯是近年來物理學研究的一個關鍵領域。相關論文8月12日刊登於《自然》。

新的研究表明，菱形石墨的特殊拓撲結構有效地提供了一種內在的「扭曲」，因此提供了一種替代介質來研究超導性的改變等效應。「這是一種有趣的替代方法，可以替代目前非常流行的關於『魔角』石墨烯的研究。」該研究作者之一Andre Geim說。

曼徹斯特大學凝聚態物理教授Artem Mishchenko說：「菱形石墨有助於更好地理解對強電子相關性很重要的材料，比如重費米子化合物和高溫超導體。」

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科學家將一片石墨烯疊在另一片之上，並將其扭曲成一個「神奇的角度」，使其變成了超導體。雙扭曲層石墨烯中的相互作用對扭曲角度異常敏感，因此要製造出具有所需精度的裝置極其困難，人們必須找到足夠均勻的裝置研究其所涉及的物理學。該新研究利用菱形石墨烯打開了精確製造超導設備的一扇新大門。Mishchenko團隊現在已經觀察到，在弱穩定的菱形石墨中出現了強電子—電子相互作用——這種石墨烯層堆疊的形式與穩定的六邊形略有不同。

曼徹斯特大學團隊多年來一直在研究菱形石墨薄膜，並開發出了能生產高質量樣品的先進技術。在新研究中，研究人員修改了他們的技術保護脆弱、不穩定的石墨堆疊形式。研究人員對含有50層石墨烯的樣品進行了成像，利用拉曼光譜證實了材料的堆積順序保持完整。然後，他們用傳統方法測量了樣品的電子輸運特性——通過記錄材料在改變溫度和施加於其上的磁場強度時的電阻。

研究人員表示，通過施加電場可以打開菱形石墨的表面態中的能隙。這種間隙打開伴隨著材料電阻的滯後行為，這意味著不同的電子缺口相被分割成域——這是強相關材料的典型特徵。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-020-2568-2

國際辦公室綜合新聞中心、中國科學報、中國粉體網編輯整理