“魔角”石墨烯超流刚度首次测得

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图示：以“魔角”方式堆叠的两层石墨烯，兼具绝缘体和超导体的特性。 图片来源：麻省理工学院

麻省理工学院和哈佛大学的科学家团队取得重大突破，首次在“魔角”石墨烯中直接测量出超流刚度——这一关键指标直接反映材料的超导性能。这是首次在二维材料中实现此类测量，为深入理解“魔角”石墨烯的独特特性奠定了基础。研究成果已发表于《自然》杂志。

众所周知，超导材料中，电子对（库珀对）的移动阻力受多种因素影响，包括电子对密度。2018年，麻省理工学院的巴勃罗·贾里洛-埃雷罗教授团队发现“魔角”石墨烯具备超导性，电子形成库珀对，如同超流体般在材料中无摩擦流动。然而，其超导机制一直未解。

测量“魔角”扭转双层石墨烯（MATBG）的超流刚度面临巨大挑战，关键在于如何将这种极其脆弱的材料完美地与微波谐振器结合。

贾里洛-埃雷罗团队巧妙地解决了这一难题。他们先采用传统方法制备MATBG，将其夹在两层六方氮化硼绝缘层之间，以保护其原子结构和特性。随后，运用特殊技术对MATBG进行精准“切割”，暴露出新鲜的表面。最后，在该表面沉积铝（用于超导量子计算研究的常用材料），形成可靠的超导接触和铝制连接线。

将带有MATBG的铝连接线与更大的铝制微波谐振器连接后，研究人员通过谐振器发送微波信号，并观察谐振频率的偏移量。此偏移量与MATBG的动电感直接相关，进而可以推算出超流刚度。

令人惊讶的是，测得的超流刚度值远高于传统超导理论预测，数值高出10倍！这表明“魔角”石墨烯的超导性主要源于量子几何效应，即电子量子态之间独特的关联方式。

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