重磅：Nature連刊三文，MIT石墨烯超導重大發現！

第一作者：Yuan Cao

通訊作者：Pablo Jarillo-Herrero

第一單位：MIT

第一作者：Yuan Cao

通訊作者：Yuan Cao，Pablo Jarillo-Herrero

第一單位：MIT

范德華異質結構是二元構築單元垂直堆疊而成，在二維材料豐富的功能性基礎上，可以實現更多的工程化操縱。其中一個方向，就是通過控制層間扭曲角度，來調控范德華異質結的電子結構。

有鑒於此，MIT的Pablo Jarillo-Herrero、Yuan Cao團隊在魔角扭曲的雙層石墨烯中發現新的電子態，可以簡單實現絕緣體到超導體的轉變，打開了非常規超導體研究的大門。

Pablo Jarillo-Herrero（左）和YuanCao（右）

Nature雜誌在2018年3月5日以背靠背的長文形式，在網站刊登了這項還沒來得及排版的重大研究成果，並配以Eugene J. Mele的評述。

圖1.不同角度扭曲的雙層石墨烯

Cao等人發現，堆疊的雙層石墨烯中，電學行為對原子排列非常敏感，影響層間電子移動。對於物理學家而言，電學行為通常是由能量主導。而在這項研究中，單層石墨烯內原子間電子移動有關的能量在eV量級，而在層間的電子移動涉及的能量量級最多在幾百meV。

要想解開這個謎題，對稱性是關鍵！

對於結構高度有序的單層石墨烯而言，電學性能取決於對稱性。研究人員製備了旋轉扭曲的雙層石墨烯，通過電子之間的相互作用來控制整個體系的電子態。旋轉產生的位錯使石墨烯層中的電子能帶結構不再對齊，單胞變大。

圖2.扭曲雙層石墨烯中的電子能帶結構

研究人員發現，扭曲的雙層石墨烯會產生兩種全新的電子態。一種電子態是Mott絕緣體態，來源於電子之間的強排斥作用。另一種是超導態，來源於電子之間的強吸引作用而產生零電阻。

當旋轉角度小到魔角時（

圖3.石墨烯超晶格中的二維超導

這項研究成果，為超導研究帶來了新思路，也為全新電學性能的探索和工程化提供了良好的研究平台！

聲明：

2. 因學識有限，難免有所疏漏和謬誤，懇請批評指正！

3. 本文主要參考以上或以下所列文獻，圖文和視頻僅用於對相關科學作品的介紹、評論以及課堂教學或科學研究，不得作為商業用途。如有任何版權問題，請隨時與我們聯繫！

1.Yuan Cao, P. Jarillo-Herrero et al. Correlated insulator behaviour athalf-filling in magic-angle graphene superlattices. Nature 2018.

2.Yuan Cao, P. Jarillo-Herrero et al. Unconventional superconductivity inmagic-angle graphene superlattices. Nature 2018.

3.Eugene J. Mele. Novel electronic states seen in graphene. Nature 2018.

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！