魔角石墨烯

在这项工作中，研究人员研究了扭曲双层石墨烯超导性的原因。目前的超导理论，即Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）理论，无法解释在远高于绝对零度的温度下超导的材料。这是物理学中一个巨大的未解难题。扭曲双层石墨烯具有超导性，其电子速度非常慢，这表明科学家需要修改 BCS 方程。方程必须包括量子电子所在空间的几何形状。这一发现为寻找高温超导材料提供了新方向。这些超导体将实现重要的实际应用，例如几乎不损失电能的输电线。

在博士学习期间，她通过设计具有针对性相互作用和拓扑结构的新材料，研究了新型超导电性。特别是，她利用石墨烯–原子般薄的二维石墨层（与铅笔芯相同的材料）–将其变成了一种 “神奇 “的材料。这种所谓的魔角扭曲三层石墨烯提供了一种超强的超导形式，在高磁场下也能保持稳定。后来，她发现了这些材料的整个 “神奇家族”，阐明了超导和相互作用驱动现象背后的关键机制。这些成果为研究二维突发现象提供了一个新的平台，可促进电子学和量子技术的创新。

清华大学物理系周树云教授及合作者首次直接探测转角双层石墨烯的平带及远离费米能处的远带电子结构随转角的演化规律，并揭示了魔角附近晶格弛豫的重要性。

今日，英国 曼彻斯特大学（University of Manchester）Julien Barrier，A. K. Geim等，浙江大学Na Xin等，在Nature上发文，报道了在最小转角双层石墨烯中的畴壁，在量子霍尔机制中，支持异常稳健的邻近超导电性，约瑟夫森结在接近超导电极的上临界场中工作。

尽管TBG中奇异超导性的起源仍然是一个有争议的话题，但普遍认为平带效应在其中起着关键作用。然而，由于TBG在魔角处并非稳定构型，实验上常常难以精确制备出魔角石墨烯。在该项研究中，研究人员提出了一种新方法，即利用手性微腔中的量子涨落来调控TBG的能带，使得TBG即便在魔角之外也能形成平带。

由于石墨烯锯齿型(ZZ)边界和衬底台阶之间存在很强的共价键，双取向台阶可大大降低与台阶夹角匹配的扭角双层石墨烯的自由能，从而实现扭角双层石墨烯与常规堆叠双层石墨烯的能量反转(图1b，d)，引导扭角双层石墨烯优先成核。更为重要的是，在该机制中可以通过改变衬底双取向台阶的夹角来精准控制扭角双层石墨烯成核的层间扭角。