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根据一项新的研究 ， “魔角”扭曲三层石墨烯不仅有一个令人印象深刻的奇异名字 ， 它可能是一种特别罕见的超导体 ， 从医疗设备到量子计算机 ， 这种超导体可能在任何地方都有用武之地 。
科学家们发现 ， 将单原子层的石墨烯以略有不同的角度堆叠在一起 ， 可以创造出具有令人兴奋的性能的新材料 ， 这也导致了最近发现了“魔角扭曲”的三层石墨烯 。
现在 ， 来自一个科学家团队的新研究表明 ， 这种材料可能是一种“自旋三重态”超导体（ 一种不受强磁场影响的超导体） ， 这可能会使它变得更加有用 。
麻省理工学院（MIT）的物理学家告诉我们：“这个实验的价值在于 ， 它教会了我们关于基本超导性 ， 关于材料如何表现的知识 ， 所以有了这些经验教训 ， 我们可以尝试为其他更容易制造的材料设计原理 ， 这可能会实现更好的超导性 。 ”
超导材料非常受欢迎：它们可以在不损失热量的情况下导电 ， 如果我们能让它们在正常温度下工作 ， 这可能会给我们的电网、便携式设备等等带来革命性的变化 。
通常 ， 超导体中的电子会以所谓的“库珀对（Cooper pair）”耦合 ， 每个都具有相反的自旋（一个向上和一个向下） ， 就像特快列车上的乘客一样穿过材料 。
这就是传统的自旋单线态 。 罕见的超导体是自旋三重态 ， 这意味着电子具有相同的自旋 。 至关重要的是 ， 这意味着强磁场不会让我们想象中的特快列车脱轨 ， 因为两个电子的能量都朝着同一个方向移动 。
上图：魔角扭曲的三层石墨烯中的超导性
通过一系列实验 ， 该团队能够证明 ， 在超过10特斯拉的磁场下 ， 魔角扭曲三层石墨烯继续表现出超导体的特性 —— 这是自旋单线态材料的预期性能的三倍 。
更重要的是 ， 随着磁场强度的增加 ， 超导性消失了 ， 然后又回来了 。
麻省理工学院的物理学家曹原说：“在自旋单线态超导体中 ， 如果你杀死了超导性 ， 它就再也不会回来了 ， 永远不会回来了 。 而在这里 ， 它又出现了 。 所以这肯定说明这种材料不是自旋单线态 。 ”
这个案例还没有结束 ， 还需要更多的研究来检查这种特殊类型石墨烯中电子的自旋态 。不过我们可以说的是 ， 早期的结果非常有希望 ， 对科学家来说非常令人兴奋 。
自旋三重态超导体可能有用的一个领域是 MRI 扫描：如果这些机器可以在更高的磁场下运行 ， 它们就可以产生更详细的图片 。不过就目前而言 ， 该材料仍需要实验室中的超低温才能充当超导体 。
另外 ， 这种材料及其稀有特性也显示出未来量子计算研究的前景 。要实现实用的、可访问的量子计算机的一个重要问题 ， 就是提高它们的稳定性 —— 某种类型的自旋三重态超导体绝对可以提供帮助 。
研究团队表示：“我们不知道我们的类型是否属于那种类型 。但即使不是这样 ， 这也可以更容易地将三层石墨烯与其他材料一起用于设计这种超导性 。 这可能是一个重大突破 。 但现在确定还为时过早 。 ”
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