Nature：石墨烯/氮化硼超晶材料實現超導體和絕緣體任意轉換

發布時間 | 2019-07-23 15:30 分類 | 技術前沿點擊量 | 4461

石墨石墨烯氮化硼氧化硅

導讀：

7月17日，美國勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory，LBNL）在Nature發布了一項研究成果，研究人員利用三層石墨烯和六方氮化硼（HBN）制備出了一種可以從超導體任意切換為絕緣體的裝置。

石墨烯/氮化硼超晶材料結構示意圖

（灰色為三層石墨烯，紅色和藍色為氮化硼，綠色光圈示意超導特性結構）

通常，研究超導和絕緣時需要選擇不同的材料。但有一種情況例外，莫特絕緣體是應該分類在常規能帶理論之下的導體，當在特別低溫測量時是絕緣體（英國的諾貝爾物理學獎獲得者莫特，曾在1949年提出絕緣體也能像金屬那樣導電的猜想，直至2005年該猜想由韓國科研人員通過對不能通電的“莫特絕緣體”材料釩氧化物等施以電壓沖擊得以證明）。這個作用歸結于電子和電子的相互作用，在常規能帶理論上沒有被考慮。

此前曾有研究報道，在三層石墨烯結構中發現莫特絕緣體特性。而另有研究成果顯示，石墨烯形成云紋超晶格結構可實現超導。在這兩項研究成果基礎上，此次研究人員將三層石墨烯夾在兩個氮化硼薄片之間，以此形成一種被稱為云紋超晶格的重復循環結構。再利用可達40毫開（或零下452華氏度）的制冷設備將其冷卻，然后通過對該裝置施加不同強度的垂直高壓電場，這種新材料可以實現高溫超導與絕緣狀態的轉換（這里的高溫仍然低于冰點幾百度）。