起源：DeepTech深科技（起源：MIT News）超导资料就像是拥挤高速公路上的一条“公交公用车道”。与乘坐在公交车里的下班族们能够避开交通拥挤一样，电子对也能多少乎“零”摩擦地穿越于超导资料。然而，电子对活动的难易水平受诸多前提影响，包含资料中挪动的电子对密度。这种 “超流刚度”，或许说电流中电子对活动的难易水平是权衡资料超导性的主要指标。近期，麻省理工学院跟哈佛年夜学的物理学家初次直接丈量出了“魔角”石墨烯的超流刚度。“魔角” 石墨烯由两层或多层原子级薄的石墨烯片形成，这些薄片以特定角度彼此改变，从而具有一系列出色特征，此中就包含超导性。这种超导性让“魔角”石墨烯成为将来量子盘算装备的幻想构建模块，但是其超导机制现在尚不明白。摸索这种资料的超流刚度有助于迷信家揭开“魔角”石墨烯的超导神秘。研讨团队的丈量成果表现，“魔角”石墨烯的超导性重要受量子多少何效应把持，即在给定资料中可能存在的量子态的观点“外形”。现在，这项研讨结果曾经宣布在 Nature 上，这也是迷信家初次直接丈量二维资料的超流刚度。别的，研讨团队开辟出的新试验方式，还可用于丈量其余二维超导资料的超流刚度。“有一整类二维超导体等候咱们去摸索，而现在咱们也仅仅是涉及了‘外相’。” 该论文的独特第一作者、麻省理工学院电子研讨试验室的研讨迷信家 Joel Wang 表现。这项研讨的独特作者还包含来自麻省理工学院主校区跟麻省理工学院林肯试验室的 Miuko Tanaka、Thao Dinh、Daniel Rodan-Legrain、Sameia Zaman 等，以及来自日本国破资料迷信研讨所的 Kenji Watanabe 跟 Takashi Taniguchi。 神奇的共振自从 2004 年初次被分别跟表征以来，石墨烯就展示出不凡的特质。它现实上就是一层原子级厚度的石墨片，存在准确的蜂窝状碳原子晶格构造。这种简略构造付与了石墨烯在强度、耐用性以及导电/导热才能等方面的出色机能。2018 年，Jarillo-Herrero 及其共事发明，当两层石墨烯以特定的“魔角”重叠时，这种歪曲构造（当初被称为魔角歪曲双层石墨烯，MATBG）会展示出全新特征，此中就包含超导性。在超导状况下，电子会彼此配对，不像在一般资料中那样彼此排挤。这些所谓的“库珀对”能够构成一种超流体，存在超导的潜力，也就是说它们能毫无阻力地在资料中构成电流。“只管‘库珀对’（电子对）不电阻，但要让电流活动必需施加电场作为一个推进力，而超流刚度指的就是推进这些粒子挪动以发生超导景象的难易水平。”Joel Wang 说明道，现在，迷信家可经由过程将资料放入微波谐振器中来丈量超导资料的超流刚度。微波谐振器有特定的谐振频率，在这个频率下电旌旗灯号会在微波频段内振荡，相似于振动的小提琴弦。若把超导资料置于微波谐振器内，它会转变安装的谐振频率，尤其是 “能源学电感”，而这个变更量能直接反应出资料的超流刚度。不外，现在这种方式仅实用于年夜块且较厚的资料样本。麻省理工学院的研讨团队认识到，要丈量像 MATBG 如许原子级厚度资料的超流刚度，必需另辟门路。“与 MATBG 比拟，用谐振器探测的超导体厚度是其 10 到 100 倍，面积也更年夜。咱们不断定如斯薄的资料能否会发生任何可丈量的电感。”Joel Wang 说道。旌旗灯号的捕捉在 MATBG 中丈量超流刚度的难点在于，怎样尽可能无缝地将这种极端懦弱的资料附着在微波谐振器名义。“要实现这一点，两种资料之间必需构成幻想的无消耗打仗，也就是超导打仗。”Joel Wang 说明说，“不然，输入的微波旌旗灯号会衰减，乃至直接反射返来，基本无奈进入目的资料。”麻省理工学院 Oliver 的团队临时努力于开辟准确衔接二维资料的技巧，目的是为将来的量子盘算装备构建新型量子比特。在这项新研讨中，Miuko Tanaka、Joel Wang 及其共事应用这些技巧，将一小块 MATBG 样本无缝衔接到铝制微波谐振器的末了。为此，研讨团队先采取惯例方式组装 MATBG，而后把它夹在两层六方氮化硼绝缘层之间，以保持 MATBG 的原子构造跟特征。“铝是咱们在超导量子盘算研讨中常用的资料，比方用铝制谐振器读取铝量子比特。”Oliver 说明道，“以是咱们在想为什么不只管用铝来制造全部谐振器呢？这对咱们来说比拟简略，而后咱们在末了加上一小块 MATBG，现实证实这个主意很不错。”“为了与 MATBG 打仗，咱们十分精致地对其停止蚀刻，就像用一把十分锐利的刀切开蛋糕的档次一样。”Joel Wang 说，“咱们把新切割的 MATBG 的一侧裸露出来，而后在下面堆积与谐振器雷同的铝资料，以此实现精良打仗并构成铝制引线。”他们随后将 MATBG 构造的铝制引线衔接到更年夜的铝制微波谐振器上，并向谐振器发送微波旌旗灯号丈量其谐振频率的变更，进而揣摸出 MATBG 的能源学电感。但是，当研讨职员把测得的电感转换为超流刚度值时，发明这个值比传统超导实践猜测的要年夜得多。他们猜想，这个差值与 MATBG 的量子多少何效应有关，也就是电子量子态之间的彼此关系方法。“与传统预期比拟，咱们发明超流刚度增添了十倍，并且其温度依附性与量子多少何实践的猜测符合。”Miuko Tanaka 表现，“这标明量子多少何效应在调控这种二维资料的超流刚度方面施展要害感化。”“这项任务很好地展现了怎样应用现在量子电路中应用的进步量子技巧，来研讨由强彼此感化粒子构成的凝集态体系。”Jarillo-Herrero 弥补道。这项研讨局部由美国陆军研讨办公室、美国国度迷信基金会、美国空军迷信研讨办公室等部分赞助。别的，哈佛年夜学 Philip Kim 团队跟麻省理工学院 Jarillo-Herrero 的团队配合实现的对于魔角歪曲三层石墨烯（MATTG）的弥补研讨也宣布在了统一期 Nature 上。原文链接：https://news.mit.edu/2025/physicists-measure-key-aspect-superconductivity-magic-angle-graphene-0205