發現石墨烯魔角「家族」，不管堆疊幾層都能找到產生超導性的角度

當以特定的「魔角」角度堆疊雙層石墨烯時，該結構能展現出強大超導性。現在，同一組科學團隊再度發現當以 1.6 度堆疊 3 層石墨烯時——沒錯，無論 3 層、4 層或 5 層，石墨烯都可以找到新的「魔角」於低溫下產生強大超導性。

石墨烯是種單原子厚度的超薄二維材料，完全由碳原子以簡單的六邊形排列組成，類似鐵絲網。自 2004 年科學家首次從石墨分離出石墨烯以來，這種神奇材料就展現許多非凡特性，比如超導性和鐵磁性。

2018 年，麻省理工學院一個團隊發現當 2 個石墨烯層以特定 1.1 度「魔角」堆疊時，扭曲的結構既可以產生超導性（電流於這種狀態下零能耗流動）也可以產生絕緣姓，也就是說同一材料能製成絕緣體或超導體，具體取決於添加了多少電子。

最近，同組團隊發現當 3 層石墨烯以另一個特定角度堆疊時，居然也存在類似超導狀態，甚至 4 層、5 層石墨烯也能以新的魔角堆疊，從而在低溫下產生強大超導性，使石墨烯確定成為第一個已知的多層魔角超導體「家族」。

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此外，該團隊確定在扭曲的 3 層石墨烯結構中，存在 2 種具不同形狀超導間隙輪廓的超導狀態，其中一種狀態某種程度上可由 BCS 理論大致解釋，但 2 種狀態的存在表明超導相內可能會發生額外轉變。

而團隊也觀察到扭曲的雙層石墨烯同時表現出超導性和平帶結構，但尚不清楚前者是否源於後者，研究人員想知道能不能生產出另一種平帶超導裝置，與此同時，哈佛大學一個團隊數學計算證實 3 個石墨烯層以 1.6 度扭曲會表現出平帶結構，且可能具超導性；如果以正確方式堆疊，則表現出超導性的石墨烯層數量應該沒有限制。

後續實驗表明，扭曲的石墨烯結構可以當作另一類常見超導材料，整個家族可能是非常規且堅固的超導體。新論文發表在《自然材料》期刊。