解决石墨烯超导性难题

石墨烯的非常规超导电性。来自三层石墨烯的实验数据（底部）显示了两个圆形费米表面，形成了一个环状的形状，其中占据的电子态位于其中（顶部）。在非传统的超导电性中，假设电子通过相互作用“粘合”在一起，而不是与它们通常的电斥力相互作用相混淆。来源：奥地利科学技术研究所

一层排列在蜂窝状晶格中的碳原子构成了一种很有前途的纳米材料石墨烯。三片石墨烯层叠在一起，使其晶格排列整齐，但移动形成菱形三层石墨烯，这项研究揭示了一种意想不到的超导状态。在这种状态下，由于电子的量子特性，电阻会消失。这项发现发表在自然，而其起源仍然难以捉摸。现在，奥地利科学技术研究所（IST）的Maksym Serbyn教授和博士后Areg Ghazaryan与以色列Weizmann科学研究所的Erez Berg教授和博士后Tobias Holder合作，建立了一个非常规超导性的理论框架，解决了实验数据所带来的困惑。它发表于体检报告.

谜题及其解答

尽管它们在超导材料中产生的负电荷是相等的，但它们的配对还是依赖于它们的负电荷。这种配对发生在自旋相反的电子之间，通过晶格的振动。自旋是粒子的一种量子特性，可与旋转相比，但不完全相同。这种配对至少在传统的超导体中是这样。“应用于三层石墨烯“共同的主要作者Ghazaryan指出，”我们发现了两个似乎很难与传统超导性相协调的难题。"

首先，高于大约-260 C的临界温度，电阻应随温度升高而等速上升。然而，在实验中，它在-250 以下保持恒定。第二，自旋相反的电子之间的配对意味着一种耦合，这与另一个实验观察到的特征相矛盾，即附近存在一个自旋完全对准的组态，我们称之为磁性。研究小组组长马克西姆塞宾总结说：“在这篇论文中，如果我们假设电子之间的相互作用提供了把电子连接在一起的‘胶水’，那么这两个观察结果都是可以解释的，这就导致了非传统的超导电性。”

石墨烯超导电性的好处

虽然在其他三层和双层石墨烯中也观察到了超导电性，但这些已知的材料必须经过专门设计，并且由于其稳定性低，很难控制。菱面体三层石墨烯虽然很少见，但却是天然存在的。所提出的理论解有可能揭示凝聚态物理中长期存在的问题，并为两者的潜在应用开辟道路超导电性还有石墨烯。