曹原发现的石墨烯超导具有重要的科学研究意义 。曹原及其研究团队通过将两片叠放的石墨烯交错至一个特殊的“魔角”,并将整体冷却到略高于绝对零度的温度,就能创造这一奇观 。这种角度的旋转从根本上改变了双层石墨烯的性质:首先将其变为绝缘体,然后施加更强的电场,将其变为超导体 。
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【曹原发现的石墨烯超导有什么意义?】石墨烯能出现超导行为并不新奇,研究人员此前曾通过将石墨烯与已知为超导体的材料相结合,或通过与其他元素进行化学拼接的方式,诱导出石墨烯的超导态 。
而这次的新发现之所以如此夺人眼球,是因为它通过一个简单的操作就诱导出石墨烯的超导特性 。俄亥俄州立大学物理学家Chunning Jeanie Lau对此表示:“也就是说,将两个非超导原子层以特殊方式堆叠,就能让它们变成超导体?我想这是所有人都没想到的 。”
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让参与的物理学家更为激动的是实现这种超导的方式 。有迹象表明,双层石墨烯的这一神奇特性或来源于电子之间较强的相互作用,也称为“关联”(correlation)——这种行为被认为是复杂材料出现奇异物态的原因 。一些复杂材料,比如那些能在相对高温(仍远低于0°C)下实现超导的材料已经困扰了物理学界30多年 。
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如果简单如石墨烯的超导性也是由相同机制引起的,那石墨烯也许可以成为理解高温超导现象的“罗塞塔石碑”(Rosetta stone) 。对高温超导现象的理解反过来也能帮助研究人员创造出能在接近室温的条件下超导的材料,从而彻底革新诸多现代技术领域,包括交通和计算 。
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