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曹原發現的石墨烯超導有什麽意義?

曹原發現的石墨烯超導具有重要的科學研究意義。曹原及其研究團隊通過將兩片疊放的石墨烯交錯至壹個特殊的“魔角”,並將整體冷卻到略高於絕對零度的溫度,就能創造這壹奇觀。這種角度的旋轉從根本上改變了雙層石墨烯的性質:首先將其變為絕緣體,然後施加更強的電場,將其變為超導體。

石墨烯能出現超導行為並不新奇,研究人員此前曾通過將石墨烯與已知為超導體的材料相結合,或通過與其他元素進行化學拼接的方式,誘導出石墨烯的超導態。

而這次的新發現之所以如此奪人眼球,是因為它通過壹個簡單的操作就誘導出石墨烯的超導特性。俄亥俄州立大學物理學家Chunning Jeanie Lau對此表示:“也就是說,將兩個非超導原子層以特殊方式堆疊,就能讓它們變成超導體?我想這是所有人都沒想到的。”

讓參與的物理學家更為激動的是實現這種超導的方式。有跡象表明,雙層石墨烯的這壹神奇特性或來源於電子之間較強的相互作用,也稱為“關聯”(correlation)——這種行為被認為是復雜材料出現奇異物態的原因。壹些復雜材料,比如那些能在相對高溫(仍遠低於0°C)下實現超導的材料已經困擾了物理學界30多年。

如果簡單如石墨烯的超導性也是由相同機制引起的,那石墨烯也許可以成為理解高溫超導現象的“羅塞塔石碑”(Rosetta stone)。對高溫超導現象的理解反過來也能幫助研究人員創造出能在接近室溫的條件下超導的材料,從而徹底革新諸多現代技術領域,包括交通和計算。