研究人员正在研究具有多层的材料，以寻找新型超导体，这些超导体是物质相，可以传输电荷而不会失真。由奥地利因斯布鲁克大学的Mathias Scheurer领导的团队深入探索了三个扭曲石墨烯层系统的特征，并获得了重要的见解。
由碳原子制成的蜂窝状结构，称为石墨烯，在相互扭曲时可以导电而没有电阻。图片来源：因斯布鲁克大学
自近20年前首次成功制造碳原子的二维结构以来，石墨烯引起了研究人员的兴趣。几年前，科学家们发现，当两层石墨烯轻轻地相互弯曲时，它们可能会传输电流而不会失真。
这一发现促使科学家更深入地研究分层材料。镜像对称扭曲三层石墨烯就是一个重要的例子，其中三层石墨烯以交替的扭曲角度分层。第一个摩尔纹系统可以通过垂直电场进行有效控制，并且已被证明在实践中显示出强大的超导性以及其他相。
这为复杂的多体物理学建立了三层石墨烯作为一个令人兴奋的平台，但观察到的相互作用诱导的绝缘体，半金属和超导性的性质仍然未知。
Mathias Scheurer，理论物理，因斯布鲁克大学
由Scheurer领导的一个团队在实践和理论上检查了该系统的相图，每个摩尔纹单元电池的不同电子量以及电场的函数。该研究发表在《物理评论X》杂志上。
Scheurer说，凭借已连续通过实验证实的性质，“这是一个非常具有挑战性的问题，因为该系统具有平坦和高度色散的带。尽管如此，我们设法证明，在没有场的情况下，系统的基态会去耦成石墨烯基态和扭曲双层石墨烯基态的乘积。
他们的发现还表明，在电场存在下，绝缘相和半金属相占主导地位，这是三层结构所特有的，在扭曲的双层石墨烯中看不到。
我们能够使用我们得到的相关法态态相图来约束超导体的形式。除其他方面外，我们得到的两个超导候选状态与实验中看到的磁场中超导体的意外稳定性一致。
Mathias Scheurer，理论物理，因斯布鲁克大学
与哥伦比亚大学Abhay Pasupathy小组的连续合作证明了这些结果对扭曲三层石墨烯物理学的重要性。他们在《科学》杂志最近的一项研究中描述了该系统的扫描隧道显微镜（STM）数据。
“我们表明，测量的隧穿光谱表现出显着的相互作用效应，这些效应可以通过我们工作的数值定性地捕获，”Scheurer总结道。
期刊参考：
Christos, M., et al. (2022) Correlated Insulators, Semimetals, and Superconductivity in Twisted Trilayer Graphene. Physical Review X. doi.org/10.1103/PhysRevX.12.021018.
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