研究人员揭示扭曲石墨烯超导性机制 发现高动态电感特性
2025-06-30 16:47
来源:麻省理工学院、哈佛大学和日本国家材料科学研究所
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麻省理工学院、哈佛大学和日本国家材料科学研究所的科学家在《物理评论快报》发表论文,揭示了扭曲三层石墨烯中的非常规超导性机制。研究发现,该材料具有显著的可调动态电感特性,为量子技术应用提供了潜在可能。当旋转三层石墨烯为普通金属(SNS结)时,临界电流振荡呈正弦曲线。但当旋转三层石墨烯成为本征超导体(SS'-S结)时,振荡则变为锯齿状

研究团队基于2018年魔角扭曲双层石墨烯超导性的发现,进一步探索了扭曲三层石墨烯的超导行为。通过构建超导约瑟夫森结,科学家首次观测到该材料在特定条件下的低电阻状态及磁场排斥现象,证实其超导特性。论文共同作者Paritosh Karnatak表示:“我们通过栅极电压调控掺杂状态,实现了对超导性的精确控制。”

实验数据显示,扭曲三层石墨烯的动态电感值达到传统超导材料的50倍。这种高动态电感特性在单光子探测器和量子比特等领域具有应用潜力。共同资深作者Christian Schönenberger指出:“动能电感与临界电流的反比关系揭示了电子对的相干长度,这为理解非常规超导机制提供了新视角。”

未来,研究团队计划通过高频电路实验进一步验证材料的量子特性。尽管实验室制备的扭曲石墨烯难以大规模应用,但该研究为探索其他石墨基超导材料指明了方向。Karnatak补充说:“我们开发的实验方法可用于研究更多潜在的超导体系。”

更多信息: 旋转石墨烯超导体中可调的大动能电感。《物理评论快报》(2025)。期刊信息: 《物理评论快报》

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