新鮮發現：多層石墨烯的超導特性

石墨烯是一種奇怪的材料。了解其特性既是科學的一個基本問題，也是新技術的一個有希望的途徑。來自奧地利科學技術研究所（ISTA）和魏茨曼科學研究所的一組研究人員研究了當他們將四張紙堆疊在一起時會發生什么，以及這如何導致新形式的奇異超導性。 

想象一下，一塊只有一層原子厚的材料——不到百萬分之一毫米。雖然這聽起來很奇妙，但這種材料是存在的：它被稱為石墨烯，它是由蜂窩排列的碳原子制成的。2004年首次合成，然后很快被譽為具有奇妙特性的物質，科學家們仍在努力理解它。奧地利科學技術研究所（ISTA）的博士后Areg Ghazaryan和Maksym Serbyn教授以及以色列魏茨曼科學研究所的同事Tobias Holder博士和Erez Berg教授多年來一直在研究石墨烯，現在已經在2月發表在《物理評論B》雜志上的一篇研究論文中發表了他們關于其超導特性的新鮮發現。

ABCA堆疊中的四層石墨烯

 二維蜂窩晶格中的四個碳原子片堆疊在一起，每個碳原子相對于下面的碳原子向左移動。頂層移動得如此之多，以至于其結構再次與底層對齊。 

“多層石墨烯具有許多有前途的特性，從廣泛可調的帶結構和特殊的光學特性到新形式的超導性 - 這意味著能夠在沒有電阻的情況下傳導電流，”Ghazaryan解釋說?！霸谖覀兊睦碚撃Ｐ椭?，我們正在繼續研究多層石墨烯，并正在研究不同石墨烯片層層疊的各種可能排列。在那里，我們發現了創造所謂的拓撲超導性的新可能性。在他們的研究中，研究人員在計算機上模擬了當你以某些方式堆疊幾層石墨烯片時會發生什么。 

電子美的較量 

“這就像一場大型選美比賽，在堆疊的石墨烯片的不同配置之間找到完美的，”Serbyn補充道?！霸谄渲?，我們正在研究在多層石墨烯中移動的電子如何表現。根據不同層石墨烯如何相互移動以及有多少層，蜂窩晶格中碳原子的帶正電荷的核核為它們周圍的電子創造了不同的環境。帶負電荷的電子被原子核吸引并相互排斥?！拔覀兪紫妊芯楷F實模型，只考慮單個電子與石墨烯的原子核相互作用。一旦我們找到了一個有前途的方法，我們就增加了許多電子之間更復雜的相互作用，“Ghazaryan解釋說。通過這種方法，研究人員證實了拓撲超導的奇異形式的發生。

尋找大自然的反饋

這種理論研究為未來的實驗奠定了基礎，這些實驗將在實驗室中創建模擬的石墨烯系統，以查看它們是否真的像預測的那樣?！拔覀兊墓ぷ鲙椭鷮嶒炄藛T設計新的設置，而不必嘗試石墨烯層的每種配置，”Ghazaryan說?！艾F在，理論研究將繼續進行，而實驗將給我們來自大自然的反饋。

雖然石墨烯已經慢慢地在研究和技術中得到了應用，例如碳納米管，但它作為電的拓撲超導體的潛力才剛剛開始被理解。Serbyn補充說：“我們希望有一天能夠在量子力學水平上充分描述這種材料，無論是對物質基本特征的科學探究的內在價值還是石墨烯的許多潛在應用。

研究人員Maksym Serbyn和Areg Ghazaryan。