超导体

如今，当无数的科学家正在重复其实验时，曹原及其合作者于北京时间2020年5月7日在《Nature》再次背靠背，分别以题为“Tunable correlated states and spin-polarized phases in twisted bilayer–bilayer graphene”和“Mapping the twist-angle disorder and Landaulevels in magic-angle graphene”发表了关于魔角石墨烯的最新进展。

近来的研究在魔角扭曲双层石墨烯中发现了相互关联的绝缘态和超导性。这为在扭曲范德瓦尔斯异质结构中实现对电子相关性的实验研究奠定了基础。因此，将这一对于扭曲角的控制行为拓展到其他二维系统，或许能够展现类似的物理行为，并在这些系统中实现对电子-电子作用的调控。

目前该领域仍有许多未解之谜，很多的实验观测没有公认的理论解释。日前，来自芬兰阿尔托大学和于韦斯屈莱大学的一项新工作解释了为什么这种超导电性会在惊人的高温下发生，这标志着理论物理学家在高温超导体的发展中迈出了重要一步。2月24日，相关研究结果以“编辑推荐”的形式发表在《Phys. Rev. B》上。

而最近，由中国、美国和日本科学家们共同完成的一项研究表明，”魔角”双层石墨烯的超导性可以通过一个很小的电压变化来开启或关闭，这增加了其超导性在电子设备中的用途。该研究发表在了最近一期的 Nature 杂志上，研究负责人之一、得克萨斯大学奥斯汀分校的理论物理学家 Allan MacDonald 表示：”创造出一种室温下具有超导性的材料，可以说是物理学的圣杯。所以这就是该研究的部分动机——为了更好地理解高温超导性。”

研究人员通过改变层间间距与静水压力的关系，在大于1.1°的扭转角下诱导超导态，而在这个角度上，相关态并不存在。其低无序器件揭示了超导相图与其附近绝缘体之间的关系，该研究结果表明扭曲双层石墨烯为探索相关态提供了一个独特的可调整平台。

今年，美国麻省理工学院科学家发现，当两层石墨烯以1.1度的“魔角”旋转叠加在一起时，可模拟被称为铜酸盐的铜基材料的超导行为。也就是说，研究团队在两层石墨烯中发现了新的电子态，其可以简单实现绝缘体到超导体的转变。

2018年3月5日，《自然》背靠背发表了两篇以曹原为第一作者的石墨烯重磅论文。这名中科大少年班的毕业生、美国麻省理工学院的博士生发现当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度，就会产生神奇的超导效应。这一发现轰动国际学界，直接开辟了凝聚态物理的一块新领域。

昨天，麻省理工学院的Pablo Jarillo-Herrero、曹原在魔角扭曲的双层石墨烯中发现新的电子态，可以简单实现绝缘体到超导体的转变，打开了非常规超导体研究的大门，该成果以“背靠背”形式刊登在Nature官网上。

Nature杂志在2018年3月5日以背靠背的长文形式，在网站刊登了这项还没来得及排版的重大研究成果，并配以Eugene J. Mele的评述。