石墨烯虽以卓越的强度、柔韧性和导电性著称，但在低温下的电子迁移率长期落后于砷化镓(GaAs)基半导体体系。这一差距源于石墨烯对周围材料带电缺陷产生的杂散电场高度敏感，导致电荷密度空间波动，限制了电子自由移动的能力。如今，新加坡国立大学(NUS)与英国曼彻斯特大学的研究团队通过两项独立研究，成功推动石墨烯在低温下的传输与量子迁移率达到甚至超越砷化镓，为超洁净电子系统开辟新路径。

第一项研究发表于2025年8月11日《自然通讯》，由新加坡国立大学助理教授阿列克谢·别尔久金(Alexey Berdyugin)团队主导。研究人员通过堆叠两层扭转角介于10°至30°的石墨烯，形成电子解耦结构，并利用其中一层作为金属屏蔽层，抑制带电杂质引发的电场波动。实验显示，电荷不均匀性降至每平方微米仅几个电子，传输迁移率突破2000万cm²/Vs，量子迁移率亦超越砷化镓二维电子气。别尔久金解释：“高迁移率材料是构建高速、低能耗电子设备的核心，这一突破使石墨烯在关键性能上比肩传统半导体。”

第二项研究发表于2025年8月20日《自然》，由曼彻斯特大学安德烈·海姆爵士团队完成。该研究将石墨烯置于距离金属石墨栅极不到一纳米的位置，中间以三至四个原子层的六方氮化硼作为电介质隔离层。这种超近距离库仑屏蔽技术将电荷不均匀性降至约3×10⁷ cm⁻²，霍尔迁移率超过6000万cm²/Vs，远超现有GaAs基系统。研究第一作者丹尼尔·多马雷茨基博士表示：“在5毫特斯拉的微弱磁场下，我们观察到了清晰的量子霍尔平台，这为量子计量学和超灵敏传感技术提供了更纯净的实验平台。”

两项研究分别通过“大扭转角石墨烯”与“近场金属屏蔽”策略，解决了石墨烯易受环境干扰的难题。新加坡国立大学博士生伊恩·巴比奇(Ian Babich)指出：“这些方法不仅为基础物理研究创造了条件，也为高性能电子器件的商业化奠定了基础。”随着石墨烯迁移率纪录的刷新，量子计算、高速通信等领域有望迎来技术革新。

更多信息： I. Babich 等人，《通过大角度扭转石墨烯中可调库仑屏蔽实现毫特斯拉量子化》，《自然通讯》(2025)。Daniil Domaretskiy 等人，邻近筛选显著提升石墨烯电子质量，《自然》(2025)。期刊信息： 《自然通讯》 、 《自然》