麻省理工和哈佛大學(xué)的研究人員最新發(fā)現(xiàn)，石墨烯可在一定條件下表現(xiàn)出兩種極端的電特性：既可做絕緣體，完全阻隔流動的電子；又可當(dāng)超導(dǎo)體，使電流通行無礙。

過去，包括這支團隊在內(nèi)的研究人員，為使石墨烯得到超導(dǎo)性能，通常會讓它與其他超導(dǎo)金屬結(jié)合生成石墨烯超導(dǎo)體。但在最新研究中，研究小組找到了一種方法，可以讓石墨烯自身具備超導(dǎo)性能，證明了超導(dǎo)性其實也是純碳材料的潛在性能之一。

實驗中，研究員們制造了一個“超晶格”，將兩個石墨烯薄片疊放在一起——但不是精確地疊放在一起，而是稍微旋轉(zhuǎn)了一點，兩層間存在著一個被他們稱為“魔力角度”的1.1度。旋轉(zhuǎn)后，覆蓋層的六邊形蜂窩狀結(jié)構(gòu)會輕微地偏移，形成下圖中的波紋構(gòu)型。根據(jù)科學(xué)家推斷，這兩層石墨烯的表面電子之間會產(chǎn)生“強烈的相互作用”。而在其他疊加的結(jié)構(gòu)中，石墨烯更傾向于保持獨立狀態(tài)，無論是電子學(xué)意義還是在其他方面，都很少與相鄰層發(fā)生交互。

旋轉(zhuǎn)1.1度后疊加的石墨烯

研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)以這種神奇的角度旋轉(zhuǎn)后，雙層石墨烯結(jié)構(gòu)會表現(xiàn)出了絕緣性，類似于一種被稱為莫特絕緣體的奇特材料。莫特絕緣體是一種重要的材料，它是大部分的高溫超導(dǎo)體的母體化合物?？茖W(xué)家在多年前發(fā)現(xiàn)，通過“摻氧”可使原子從莫特絕緣體上吸引電子，留下更多的空間給剩余的電子，而當(dāng)加入足夠多的氧時，莫特絕緣體的電子特性就會發(fā)生改變。

研究團隊從中得到靈感：如果他們能在這種相似的超晶格中添加電子，讓電子聚集在一起，是否能將其轉(zhuǎn)化為超導(dǎo)體？為了找到答案，他們在“魔法角度”石墨烯超晶格上施加了一個小小的觸發(fā)電壓，在結(jié)構(gòu)上則增加了少量的電子。最后發(fā)現(xiàn)，達(dá)到某種程度后，電子會從最初的絕緣狀態(tài)中脫離出來，毫無阻力地開始流動，不會消耗能量——就像超導(dǎo)體一樣。

“這種石墨烯結(jié)構(gòu)可作為一個新平臺，用于研究非常規(guī)的超導(dǎo)性，”該團隊說?！氨确秸f，當(dāng)石墨烯用于超導(dǎo)晶體管時，通過轉(zhuǎn)變它的超導(dǎo)性和絕緣性，便能控制開關(guān)，這為量子元件提供了許多可能性。”

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