魔角石墨烯，又登Science！

文章来源：微算云平台

过去，魔角石墨烯的研究是将单层与单层的石墨烯进行叠加，来进行新性质的发现。后来，曹原等人将石墨烯的数量从两层增加到三层，再之后Peter Rickhaus等人实现了结构扭曲的“双双层石墨烯”的结构，也就是把两个双层石墨烯以某个角度叠加到一起。

魔角石墨烯的层数研究得越来越多，已经成为了该领域的趋势。

2022年9月29日，美国加州理工学院沃森应用物理实验室Stevan Nadj-Perge等人在Science发表最新成果，Promotion of superconductivity in magic-angle graphene multilayers，在多层魔角石墨烯中获得了更高的超导性。

许多石墨烯超晶格结构都实现了量子电子相位的丰富相图，但到目前为止，坚固的超导性是扭曲双层石墨烯（TBG）和扭曲三层石墨烯（TTG）所独有的。值得注意的是，与TBG相比，TTG表现出更大的电场可调性，泡利极限破坏，以及更强耦合超导性。虽然这些观察到的差异可以作为识别这些系统超导起源的线索，但识别真正通用特征的能力最终受到缺乏坚固的超导莫尔材料的限制，这表明进一步的进展在于发现其他莫尔超导系统。

作者证明，将扭曲的三层、四层和五层石墨烯制成的魔角器件放在单层二硒化钨（WSe2）上，表现出flavor极化和超导性。作者还观察到在有限电位移场产生的三层和四层中的绝缘态。随着层数的增加，超导性在增强的填充因子范围内出现，在五层中，它远远超出了每个莫尔单胞四个电子的填充。也就是说，随着层数从三层增加到五层，扭曲石墨烯多层结构中的超导性越来越占主导地位。

该结果强调了平带和更分散带之间的相互作用能够扩展石墨烯莫尔超晶格中的超导区域。这种扩展有望解决与这些系统中配对机制的性质相关的持续问题，并为开发新的石墨烯超导体及其应用提供了指导。

图1. 交替扭曲多层石墨烯中的超导和相关绝缘体

图2. TTG、TQG和TPG（三层、四层和五层扭曲石墨烯）相图和电场可调超导性

图3. TTG、TQG和TPG中超导性、flavor对称性破缺过渡和范霍夫奇点之间的相互作用

图4. TPG中的超导扩展

文献信息：

Zhang et al., Promotion of superconductivity in magic-angle graphene multilayers. Science 377, 1538-1543 (2022)

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