奥地利科学技术研究所
石墨烯中的非常规超导性
三层石墨烯的实验数据(底部)显示了两个圆形费米表面，形成了一个环状，其中占据的电子态位于(顶部)
在非常规超导中，电子被假定通过相互作用“粘”在一起，不要与它们通常的电排斥相互作用混淆
学分:奥地利科学技术学院 排列成蜂窝状晶格的单层碳原子构成了被称为石墨烯的前景广阔的纳米材料
对一组三层石墨烯的研究揭示了一种意想不到的超导状态，这三层石墨烯堆叠在一起，使得它们的晶格对齐但发生偏移，形成了菱形三层石墨烯
在这种状态下，由于电子的量子特性，电阻消失了
这一发现发表在《自然》杂志上并引起了争论，但其起源仍然难以捉摸
现在，奥地利科学技术研究所(IST)的马克姆·瑟宾教授和博士后阿雷格·哈扎良与以色列魏茨曼科学研究所的埃雷兹·伯格教授和博士后托拜厄斯·霍尔德合作，开发了非常规超导的理论框架，解决了实验数据带来的难题
它发表在《物理评论快报》上
谜题及其解答 超导性依赖于材料中自由电子的配对，尽管它们由于相同的负电荷而产生排斥
这种配对通过晶格振动发生在自旋相反的电子之间
自旋是粒子的一种量子特性，与旋转相似，但不完全相同
至少在传统超导体中是这样
“应用于三层石墨烯，”合著者哈扎良指出，“我们发现了两个难题，这两个难题似乎很难与传统的超导性相协调
" 首先，在大约-260℃的阈值温度以上，电阻应该随着温度的升高而以相同的步长上升
然而，在实验中，它一直保持在-250℃
第二，相反自旋的电子之间的配对意味着一种耦合，这种耦合与另一个实验观察到的特征相矛盾，即附近存在一种自旋完全对齐的构型，我们称之为磁性
“在论文中，我们表明这两个观察结果都是可以解释的，”研究小组负责人马克西姆·谢尔比总结道，“如果假设电子之间的相互作用提供了将电子结合在一起的‘胶水’。”
这导致了非常规超导性
" 石墨烯超导性的好处 虽然在其他三层和双层石墨烯中已经观察到超导性，但是这些已知的材料必须经过特殊设计，并且由于它们的低稳定性而可能难以控制
菱面体三层石墨烯虽然罕见，但却是天然存在的
所提出的理论解决方案有可能揭示凝聚态物理中长期存在的问题，并为超导和石墨烯的潜在应用开辟道路
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