魔角

这一发现催生了“扭曲电子学”，这是一个探索某些电子特性如何从二维材料的扭曲和分层中产生的领域。包括Jarillo-Herrero在内的研究人员继续揭示魔角石墨烯的惊人特性，包括在不同电子状态之间切换材料的各种方法。到目前为止，这种“开关”的作用更像是调光器，因为研究人员必须持续施加电场或磁场来开启超导性，并使其保持开启状态。

这项在“疫情和山火”中进行的研究，主要聚焦于界面电子转移和魔角石墨烯，所揭示的原理可推动催化剂设计和电化学传感器的发展。“由此发表的论文，是在目前魔角扭曲石墨烯的科研基础上，开创性地探索了扭曲石墨烯层间转角对电化学活性的影响。这项成果是跨领域的，将凝聚态物理的前沿成果拓展到了电化学领域。它会激发业内同行对扭转二维材料进行更深的探索，并将扭角控制材料活性的思路，拓展到化学催化和生物传感等更为广阔的领域。”他表示。

2021年10月20日，《Nature》在线刊登了普林斯顿大学物理系和复合材料中心主任Ali Yazdani 教授团队对MATBG超导状态进行实验测量的最新研究成果，并观察到MATBG 中非常规超导性的几个关键实验特征（图2），从而为MATBG超导机制的争论画上了休止符。

7月22日，“天才少年”曹原再次已第一作者+通讯作者的身份在国际顶尖学术期刊Nature上发表了关于魔角石墨烯的最新研究成果。自2018年3月，两篇“背靠背”成果引爆了学术圈后，曹原一直保持着超高频率的顶刊发表速度，此次发表的成果已是他人生中的第八篇Nature，如此丰硕的成果，着实令人艳羡。

在该研究中，曹原等人在魔角扭曲的三层石墨烯（magic-angle twisted trilayer graphene，MATTG）材料中观察到一种罕见的超导现象。研究发现，当 θ 等于大约 1.6° 的“魔幻”角时，MATTG在低温（低至1开尔文）下电阻为零，变为超导体。令人惊讶的是，MATTG在高达 10 特斯拉的惊人高磁场下仍然表现出超导性，这比传统超导体所预测的材料所能承受的磁场高出三倍!

作者在较高的磁场中观测到在较窄的载流子浓度区间和偏置电压中能够重复获得超导性的现象，说明在三层魔角石墨烯材料中产生的超导性来自于非自旋单重态的Cooper对，通过外部磁场控制能够实现在不同相之间转变。作者通过相关研究，展示了Moiré超导量子材料中丰富的物理现象和作用规律，为发展和设计新型量子材料提供帮助，说明魔角石墨烯作为一种比较罕见的防磁超导材料。

Moiré平带体系中的电子能够自发表现破缺时间反转对称性（spontaneously break time reversal symmetry），产生量子化的异常霍尔效应，有鉴于此，加州大学圣巴巴拉分校A. F. Young等报道超导量子干涉器件（quantum interference device）对结合在六方BN中的扭角双层石墨烯进行离散磁场成像，发现单位电荷载流子中的磁化强度达到个数个玻尔磁子，说明轨道的主要特征是磁性，作者在测试结果中发现，当对化学势沿着量子反常霍尔能带的方向扫描，磁性产生非常大的改变，这种现象符合由于磁化轨道Chern绝缘体的手性边缘态导致的现象。通过对电场驱动磁翻转现象进行空间成像表征，作者在石墨烯结构畸变处发现微米尺度磁域。