現(xiàn)在，名古屋大學的研究人員詳細展示了一種新型超導材料——魔角扭曲雙層石墨烯的超導特性。

對于具有超導體性質(zhì)的材料，需要低溫條件。事實上，大多數(shù)材料只有在極低的溫度下才進入超導階段，例如-270C，這比在太空中觀察到的溫度還要低。這意味著需要高度冷卻。然而，其實際應用受到嚴重限制，因為如此大量的冷卻需要非常昂貴的專用液氦冷卻設備。這是超導技術仍處于早期階段的主要原因。

高溫超導體（HTS），例如一些鐵基和銅基超導體，在-200C以上達到超導階段。使用液氮冷卻設備更容易達到這個溫度，可以將系統(tǒng)冷卻至-195.8。然而，到目前為止，高溫超導的工業(yè)和商業(yè)應用還非常有限。目前已知和可用的高溫超導材料是脆性陶瓷材料，不能彎曲成可用的形狀，例如電線。此外，眾所周知，它們的生產(chǎn)非常困難且昂貴。這使得新型超導材料的探索變得至關重要，也是名古屋大學物理系Hiroshi Kontani 教授和Seiichiro Onari 博士等物理學家的主要研究重點。

最近，一種稱為魔角扭曲雙層石墨烯（MATBG）的新材料被提議作為潛在的超導體。在MATBG中，雙層石墨烯本質(zhì)上是排列成蜂窩晶格的單個二維碳層，其以神奇的角度（約1.1度）偏移，這帶來了旋轉(zhuǎn)對稱性的破壞，并形成了一種高階對稱性，稱為蘇（4）。隨著溫度的變化，系統(tǒng)會經(jīng)歷量子漲落，就像原子結(jié)構(gòu)中的水波紋一樣，從而引發(fā)電子結(jié)構(gòu)新的自發(fā)變化和對稱性的降低。這種違反旋轉(zhuǎn)對稱性的現(xiàn)象稱為向列態(tài)，與其他材料的超導特性密切相關。

在最近發(fā)表的《Physical Review Letters》 論文中，Kontani 教授和Onari 博士使用理論方法更好地理解和強調(diào)了MATBG 中這種向列態(tài)的起源。

研究人員發(fā)現(xiàn)，MATBG 中的向列序是由新自由度波動之間的干擾引起的，該新自由度結(jié)合了傳統(tǒng)強相關電子系統(tǒng)中尚未見過的谷和自旋自由度。被舉報。扭曲雙層石墨烯的超導轉(zhuǎn)變溫度非常低，只有1K (-272C)，但向列態(tài)卻設法將其提高了幾度。

研究結(jié)果還表明，雖然MATBG在某些方面的行為與鐵基高溫超導體相似，但它也具有一些非常令人興奮的獨特性質(zhì)，例如在谷極化態(tài)下產(chǎn)生磁場的凈電荷循環(huán)、以及處于向列狀態(tài)。該狀態(tài)將被每個山谷所抵消。此外，石墨烯的可塑性可以在增加這些超導體的實際應用方面發(fā)揮重要作用。

隨著對超導基本機制的深入了解，科學技術將越來越接近真正的超導未來。