沒錯，是他，是他，就是他，我們熟悉的“朋友”——曹原，在時隔三個多月后，又雙叒叕發(fā)Nature。這一次，沒錯，依然是通訊加一作。
問：曹原到底發(fā)了多少篇Nature?你可能是數不過來了吧！據統計，僅2021年上半年就發(fā)了3篇nature和1篇science！
“天才少年”曹原的16天，1篇Science、2篇Nature， 魔角石墨烯“旋之又旋” 妙在哪？
剛剛！魔角石墨烯第三次以背靠背的形式問鼎Nature
再突破！天才少年曹原新年首篇Nature，魔角石墨烯兩層變三層！
又有曹原！魔角石墨烯又雙叒叕“背靠背”上Nature！
一作兼通訊作者，天才少年曹原又雙叒叕發(fā)Nature！
太厲害了！Nature發(fā)到手軟，曹原今天又發(fā)Science！
Moiré量子物質，作為一種材料平臺應運而生，在這種材料平臺中，關聯相和拓撲相，可以以前所未有的控制進行探索。其中，由兩層或三層石墨烯構成的魔角系統，表現出了具有非常規(guī)特性的健壯超導相。然而，非常規(guī)配對的直接證據，仍有待實驗證明。
在此，來自美國麻省理工學院的曹原(通訊兼一作)&Jeong Min Park&?P. Jarillo-Herrero（曹原在MIT的導師）等研究者發(fā)現，在超過10 T的平面磁場下，魔角扭曲三層石墨烯具有超導性，這大大(2-3倍)違反了傳統自旋單線態(tài)超導體的泡利極限。相關論文以題為“Pauli-limit violation and re-entrant superconductivity in moiré graphene”于2021年07月21日發(fā)表在Nature上。
令人感嘆的是，早在今年的2月份，曹原所在團隊就已發(fā)現：通過電場調諧，可在魔角三層石墨烯中實現摩爾超導……一轉眼數月過去，電場已經換成了磁場，似乎在大神的眼里，這些東西用來研究，然后發(fā)頂刊，就是手拿把攥的……
在此，研究者在平行于樣品平面的磁場存在下，在MATTG中進行了量子輸運測量，以了解超導態(tài)的自旋構型。研究結果表明，MATTG不可能是自旋單線態(tài)超導體。研究者制作了高質量的MATTG器件，其中相鄰層依次被扭曲了θ和-θ，其中θ≈1.57是MATTG的魔術角(圖1a)。MATTG帶，可以簡化為類MATTG的平坦帶和色散的Dirac帶，它們之間的雜化可以由電場位移場D控制。每個moiré單位單元的電子數，即moiré填充因子，由ν= 4n/ns定義，其中n為載流子密度，為超晶格密度(a = 0.246 nm為石墨烯晶格常數)。
圖1b顯示了縱向電阻Rxx，在沒有任何磁場的情況下，其是ν和D的函數，在整數填充因子ν = +1，±2，+3，±4處，存在若干依賴于D的相關電阻態(tài)。超導現象出現在ν =±2相關態(tài)附近，最高的臨界溫度Tc出現在ν =?2?δ (δ小于1的分數)；在ν =?2.4時，它接近2.9 K。通過改變D可進一步調節(jié)臨界溫度，使Tc最大化的最佳D/ε0值位于±0.4~0.5 V nm?1附近，其中ε0為真空滲透率。在最優(yōu)ν和D附近，超導性處于超強耦合態(tài)。
通常，磁場可以通過塞曼效應或平面軌道效應抑制超導性。尤其是塞曼效應，對自旋單線態(tài)超導體的臨界磁場施加了一個上限，稱為泡利(或Clogston Chandrasekhar)極限。對于MATTG，在最優(yōu)摻雜場和位移場下的理論泡利極限為4-5 T，然而，研究者發(fā)現即使存在大的平行磁場B = 10 T時(圖1d)， MATTG中ν=-2-δ的超導性仍保持不變，這遠遠高于理論泡利極限。
綜上所述，在整個超導相上觀察到波利極限違背，這表明它與可能存在的具有大超導振幅配對的偽間隙相無關。這些發(fā)現表明，魔角扭曲三層石墨烯的超導性，很可能是由一種導致非自旋單重態(tài)庫珀對的機制驅動的，而且外部磁場可能會導致具有不同有序參數的相之間的相變。
該工作結果展示了moiré超導性的豐富性，并可能引導下一代奇異量子物質的設計。此外，為了確定MATTG不同超導相的完全配對對稱性，還需要進一步的研究。
Cao, Y., Park, J.M., Watanabe, K.?et al.?Pauli-limit violation and re-entrant superconductivity in moiré graphene.?Nature?(2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03685-y
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03685-y#citeas
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