[图]科学家让石墨烯材料同时具备超导性和绝缘性

就其所有的超能力而言，石墨烯看似简单–它是一个由交联的碳原子组成的二维薄片。但这使它成为电和热的优秀导体，而且它超级坚固和灵活。但是在2018年，麻省理工学院的一个团队发现了这个故事的一个奇怪的新变化。通过堆叠两层石墨烯，然后将它们精确地扭曲到偏离 1.06 度，这种材料变得绝缘–直到施加一定的电压，在这一点上它突然转换为超导。

后来人们将其称之为“魔角扭曲的双层石墨烯”，这种特殊形式的材料后来被发现表现出一种以前未曾见过的磁性，在另一项研究中，研究人员发现，如果有更多的薄片堆积在一起，效果会更加明显。

在新的研究中，苏黎世联邦理工学院的研究人员表明，他们可以将这种石墨烯的单一薄片同时变成绝缘体和超导体，不同的部分显示出不同的特性，相隔仅有纳米。该团队通过制造约瑟夫森结（两个超导体被一个超薄绝缘体隔开的装置）来展示新的石墨烯技术。

为了使石墨烯切换其导电性，该团队在不同的区域施加不同的电压。这样做，他们成功地创造了约瑟夫森结，即由两个被薄绝缘体隔开的超导体组成的电子元件。由于量子隧道的怪癖，极少量的电流将跳过绝缘体。

通常情况下，这些结是用几种不同的材料制成的，但研究人员能够在一片石墨烯上建立一个结。接下来，研究小组计划创建一个更先进的组件，称为超导量子接口设备（SQUID），它是由两个连接的约瑟夫森结组成的环形结构。这些可能对构建量子计算机有用。

Source: ETH Zurich