近日，来自美国麻省理工学院和哈佛大学的物理学家团队在超导材料研究领域取得了重大突破。他们首次在“魔角”石墨烯中直接测量了超流刚度，这一关键指标的测定标志着人类在理解这种二维材料的非凡特性上迈出了重要一步。相关研究成果已于5日在国际权威学术期刊《自然》上发表。
超导材料，以其电子对（库珀对）在内部移动时几乎无摩擦的特性，一直备受物理学家和材料科学家的关注。2018年，麻省理工学院的物理学家巴勃罗·贾里洛-埃雷罗团队发现，“魔角”扭转双层石墨烯（MATBG）具有超导电性，电子以库珀对的形式在材料中轻松无碍地移动。然而，这一发现虽然令人振奋，但科学家们对于“魔角”石墨烯如何实现超导的具体机制却知之甚少。
为了深入探究这一奥秘，贾里洛-埃雷罗团队面临的首要挑战是如何将脆弱的MATBG完美地贴合到微波谐振器的表面，以便进行精确测量。传统方法往往难以保证材料的完整性和特性不受损害，因此团队开发了一种全新的策略。
他们首先采用传统方法组装MATBG，并将其小心翼翼地夹在两层绝缘的六方氮化硼之间，以确保其原子结构和特性得到最大程度的保护。随后，团队利用特殊技术将MATBG的一端锐化，就像用锋利的刀刃切割一样，从而暴露出新鲜的MATBG表面。在这个暴露的表面上，他们沉积了铝，这是他们在超导量子计算研究中经常使用的材料，以形成良好的超导接触并形成铝引线。
接下来，团队将这个带有MATBG的铝引线连接到更大的铝制微波谐振器上。通过向谐振器发送微波信号，并观察由此产生的谐振频率偏移，他们得以推断出MATBG的动电感。这一参数与超流刚度直接相关，是揭示材料超导特性的关键所在。
当团队将测得的电感值转换为超流刚度的数值时，一个令人惊讶的结果出现了：这个值远大于传统超导理论所预测的值，甚至提高了10倍之多。这一发现彻底颠覆了科学家们对“魔角”石墨烯超导性的传统认知。
测量结果表明，“魔角”石墨烯的超导性主要受量子几何的影响。换句话说，电子量子态之间的特殊相互关联方式在超导过程中发挥了至关重要的作用。这一发现不仅为理解“魔角”石墨烯的超导机制提供了新的视角，也为探索其他二维材料的超导性提供了重要的启示。
此次研究的成功得益于团队的创新思维和精湛技艺。他们克服了材料贴合、信号测量等一系列技术难题，最终实现了对“魔角”石墨烯超流刚度的直接测量。这一成果的取得不仅标志着科学家在超导材料研究领域取得了重大进展，也为未来的超导材料研究和应用开辟了新的道路。
随着对“魔角”石墨烯超导性的深入理解，科学家们有望开发出更加高效、稳定的超导材料，为量子计算、磁悬浮交通、电力输送等领域带来革命性的变革。同时，这一研究成果也将激发更多科学家对二维材料超导性的探索和研究热情，推动整个领域的蓬勃发展。
