石墨烯是單層碳原子，具有許多特殊的導電效能和機械效能。兩年前，中科大少年班天才少年曹原等人展示了如何將兩張彼此疊置並以直角扭曲的薄片變成超導材料，從而使材料失去其電阻率，當時《Nature》雜誌來不及排版就連發兩篇關於轉角石墨烯的重大成果，並配以評述（石墨烯超導重大發現！中科大少年班校友Nature連發兩文）。

目前該領域仍有許多未解之謎，很多的實驗觀測沒有公認的理論解釋。日前，來自芬蘭阿爾託大學和于韋斯屈萊大學的一項新工作解釋了為什麼這種超導電性會在驚人的高溫下發生，這標誌著理論物理學家在高溫超導體的發展中邁出了重要一步。2月24日，相關研究結果以“編輯推薦”的形式發表在《Phys. Rev. B》上。

論文連結：

https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.101.060505

研究表明，由於石墨烯中電子微妙的量子力學效應，從而可以在比預期高得多的溫度下成為超導體。這項發現被美國物理學會雜誌《Physics》強烈推薦，並有望激發物理學界的熱烈討論。作者研究了具有區域性和非區域性引力作用的扭曲雙層石墨烯的超導性，為微觀緊密結合和低能量連續譜模型獲得了超流體重量和Berezinskii Kosterlitz Thouless（BKT）轉變溫度。定性地預測了局部和非區域性兩種方案之間的差異，並且可以通過實驗加以區分。在對電位超過頻寬的平帶極限中，研究表明，超流體重量和BKT溫度由多帶過程和帶的量子幾何確定。

本文的主要作者之一，阿爾託大學的Aleksi Julku表示：“在我小組的幾個模型系統中，發現並研究了波函式對超導性的幾何影響，這個專案中，看到這些研究如何與真實材料聯絡起來令人興奮。”于韋斯屈萊大學的Teemu Peltonen解釋說：“除了顯示波函式的幾何效應的相關性，我們的理論還預測了實驗者可以檢查的許多觀察結果。”

魔角雙層石墨烯中超導態的發現被《物理學世界》雜誌選為2018年度物理突破榜首，這一發現激起了世界範圍內研究轉角石墨烯系統的熱潮，而且（魔角雙層石墨烯入選2018年物理學十大突破！）。儘管這種超導現象發生的溫度僅比絕對零度高了幾度，但揭示它的機理可以幫助理解高溫超導體，並有望讓我們能夠製備出接近室溫工作的超導體。這樣的發現被認為是物理學的“聖盃”，因為它可以使計算機能耗大大降低。（文：董瑞）