绝缘体

发现石墨烯魔角家族,不管堆栈几层都能

发布时间:2023/6/12 18:16:42   

当以特定的“魔角”角度堆栈双层石墨烯时,该结构能展现出强大超导性。现在,同一组科学团队再度发现当以1.6度堆栈3层石墨烯时——没错,无论3层、4层或5层,石墨烯都可以找到新的“魔角”于低温下产生强大超导性。

石墨烯是种单原子厚度的超薄二维材料,完全由碳原子以简单的六边形排列组成,类似铁丝网。自年科学家首次从石墨分离出石墨烯以来,这种神奇材料就展现许多非凡特性,比如超导性和铁磁性。

年,麻省理工学院一个团队发现当2个石墨烯层以特定1.1度“魔角”堆栈时,扭曲的结构既可以产生超导性(电流于这种状态下零能耗流动)也可以产生绝缘姓,也就是说同一材料能制成绝缘体或超导体,具体取决于添加了多少电子。

最近,同组团队发现当3层石墨烯以另一个特定角度堆栈时,居然也存在类似超导状态,甚至4层、5层石墨烯也能以新的魔角堆栈,从而在低温下产生强大超导性,使石墨烯确定成为第一个已知的多层魔角超导体“家族”。

此外,该团队确定在扭曲的3层石墨烯结构中,存在2种具不同形状超导间隙轮廓的超导状态,其中一种状态某种程度上可由BCS理论大致解释,但2种状态的存在表明超导相内可能会发生额外转变。

而团队也观察到扭曲的双层石墨烯同时表现出超导性和平带结构,但尚不清楚前者是否源于后者,研究人员想知道能不能生产出另一种平带超导设备,与此同时,哈佛大学一个团队数学计算证实3个石墨烯层以1.6度扭曲会表现出平带结构,且可能具超导性;如果以正确方式堆栈,则表现出超导性的石墨烯层数量应该没有限制。

后续实验表明,扭曲的石墨烯结构可以当作另一类常见超导材料,整个家族可能是非常规且坚固的超导体。新论文发布在《自然材料》期刊。

(首图来源:麻省理工学院)



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