《磁角石墨烯超晶格中的非常规超导性。》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2018-03-07
  • 几十年来,强烈相关材料的行为,尤其是非传统超导体,一直困扰着物理学家们。这些困难刺激了新的研究范式,如超旧的原子晶格,用于模拟量子材料。在此,我们报道了在二维超晶格中,用一个小的扭转角叠加两个石墨烯薄片,从而实现了固有的非常规超导性。角附近1.1°,第一个‘魔法’角度,扭曲的双层石墨烯展品ultraflat乐队电中性区附近,导致相关绝缘状态占据。当静电掺杂远离这些相关的绝缘状态时,我们观察到可调谐的零电阻状态,其临界温度为1.7开尔文。温度-密度相图显示了与cuprates的相似,包括超导圆顶。此外,量子振荡表明在相关绝缘相附近的小费米表面,与低掺杂cuprates相似。它相对较高的Tc,考虑到这样一个小的费米表面(对应于每平方厘米1011的低记录的二维载波密度),将扭曲的双层石墨烯放在最强大的耦合超导体之间,在一个接近于巴德-库珀-施里弗体系和玻色-爱因斯坦凝聚(BCS-BEC)交叉的体系中。这些结果将扭曲的双层石墨烯作为第一个纯碳基的二维超导体,提供了一个高度可调的平台,用来研究强相关的现象,这可能导致对高tc超导体和量子自旋液体的物理学的深入研究。

    ——文章发布于2018年3月05日

相关报告
  • 《在石墨烯超晶格中采集热载流子》

    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:chenfang
    • 发布时间:2016-05-24
    • 由石墨烯和氮化硼制成的超晶格每吸收一个光子至少有五个“热载流子”产生。在纽约,塔拉哈西和西雅图研究者这个新的结果,意味着该碳板可以用于制造柔性光电设备,如超高速和高效的光检测器和太阳能电池。在常规的光收集装置(如硅p-n结的太阳能电池),一个被吸收的光子只能激发在装置材料一个电子。这将设置一个极限(被称为肖克利-Queisser限制),以多大的权力可以转化为光。克服这一限制的一个方法是使用可产生每光子吸收多个电子特殊材料。这种所谓的多热载流子的产生,然而,使用这种想法非常罕见,使真实世界设备是困难的,因为多个载波需要被有效地提取。
  • 《多层魔角石墨烯形成稳健超导性》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2022-07-21
    • 据发表于近日《自然·材料》杂志的一项最新研究,美国麻省理工学院科学家发现了多层魔角石墨烯家族中的稳健超导性。他们报告了超导魔角偏转4层和5层石墨烯的实验,将交替偏转魔角多层石墨烯建立为可靠的“莫尔超导体家族”。这是第一个已知的多层魔角超导体家族,每个家族成员都由多层石墨烯组成,以精确的角度偏转堆叠。这一新发现表明,这一家族的石墨烯中的平带在超导性中起着核心作用。   这一发现为设计实用的室温超导体提供了蓝图。如果该家族的这种特性可复制到其他天然导电材料上,它们就可被利用起来,例如,在零损耗的情况下输送电力,或者建造磁悬浮列车。   2018年,麻省理工学院的研究人员发现,如果两个石墨烯层以一个特定的“神奇”角度堆叠,这种偏转的双层结构可能会显示出强大的超导电性。在这种状态下,电流可以零阻力流过。最近,这一团队再次发现,一种以精确的新魔角堆叠而成的3层偏转石墨烯结构中也存在类似的超导状态。   该研究团队也是第一个发现魔角石墨烯的团队。魔角石墨烯是由两片石墨烯片叠放而成,两层之间以1.1°的精确角度略微偏转。这种被称为“莫尔超晶格”的偏转结构在超低温下将材料转变为坚固且持久的超导体。   研究人员还发现,这种材料表现出一种被称为“平带”的电子结构,该结构中材料的电子具有相同的能量,而不管它们的动量如何。在这种平带状态下,并且在超低温下,电子集体减慢到足以配对成所谓的库珀对——超导性的基本成分,可在没有阻力的情况下流过材料。   哈佛大学的一个小组得出的计算结果证实,3个石墨烯层以1.6°偏转,也会表现出平带,由此表明它们可能是超导体。   研究表明,如果以预测的角度堆叠和偏转,那么表现出超导性的石墨烯层的数量应该没有限制。最后,研究人员证明了他们可在数学上将每个多层结构与一个常见的平带结构联系起来,从而有力地证明了平带可能会导致强大的超导性。