《自然》：科学家用激光重建“扭曲”超导材料

2023-03-24 11:48

近日，芝加哥大学和山西大学的一项新研究发现了一种利用激光模拟超导的方法。当两片石墨烯在分层时轻微扭曲时，就会发生超导。而他们的新技术可以用来更好地理解材料的行为，并有望为未来的量子技术或电子技术开辟道路。相关研究成果近日发表在《自然》（Nature）杂志上。

四年前，麻省理工学院的研究人员有了一个惊人的发现：如果常规碳原子薄片在堆叠时被扭曲，它们就可以转变为超导体。“超导体”这种稀有材料具有独特的能力，它可以完美无缺地传输能量。超导体还是当下核磁共振成像的基础，因此科学家和工程师可以发掘出它们的许多用途。然而，它们有几个缺点，比如需要冷却到绝对零度以下才能正常工作。研究人员认为，如果他们完全理解其中的物理学过程与效果，就可以开发出新的超导体，并开辟各种技术可能性。

Chin的实验室和山西大学研究小组之前发明了使用冷却原子和激光复制复杂量子材料的方法，以使它们更容易分析。与此同时，他们希望用扭曲的双分子层系统做同样的事情。于是，来自山西大学的研究团队和科学家们开发了一种新的方法来“模拟”这些扭曲的晶格。

在冷却原子后，他们利用激光将铷原子排列成两个晶格，彼此堆叠在一起。然后，科学家们使用微波促进两个晶格之间的相互作用。结果显示，两者之间配合得很好。粒子可以在材料中移动，而不会因摩擦而减速，这是由于一种被称为“超流体”的现象，类似于超导。该系统能够改变两个晶格的扭曲方向，这使得研究人员能够在原子中探测到一种新的超流体。

研究人员发现，他们可以通过改变微波的强度来调节两个晶格相互作用的强度，还可以毫不费力地用激光旋转两个晶格——这使得它成为一个非常灵活的系统。例如，如果研究人员想要探索超越两层到三层甚至四层，上述的设置就很轻易可以做到这一点。

每当有人发现一种新的超导体，物理界就会刮目相看。但此次的成果尤其令人兴奋，因为它是基于石墨烯这样一种简单而普通的材料。