再突破！中国科大少年班毕业生曹原新年首篇Nature！

再突破！

曹原新年首篇Nature！

新年伊始，2021年2月1日，被誉为“天才少年”的95后博士曹原再次以共同一作+通讯作者的身份在Nature上刊文！

这是曹原今年的首篇Nature，也是他继2018年在Nature上背靠背发表了两篇论文，2020年继续背靠背连发两篇Nature介绍石墨烯后的又一新突破！

这回，曹原介绍的不再是他们双层魔角石墨烯的工作，而是三层！

作者简介

曹原，1996年出生。2010年考入中国科学技术大学少年班，并入选严济慈物理英才班。他在校期间表现优异，2014年获中国科大毕业生最高荣誉郭沫若奖学金，之后赴美国MIT攻读博士学位。2018年12月18日，荣登《自然》2018年度影响世界的十大科学人物榜首。

2018年，曹原以第一作者身份在《Nature》上连发两篇文章，发现当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度，赋予石墨烯超导能力的“魔角”，从而引发奇特的超导效应。

北京时间2020年5月7日曹原及其合作者在《Nature》再次连发两篇关于魔角石墨烯的最新进展。

2021年2月1日，来自美国麻省理工学院的曹原以共同一作和第一通讯的身份在Nature发表最新成果，在魔角扭曲三层石墨烯发现了moiré超导体，且该体系在电子结构和超导性能方面的可调性，优于魔角扭曲双层石墨烯。相关论文以题为“Tunable strongly coupled superconductivity in magic-angle twistedtrilayer graphene”发表在Nature上。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03192-0

研究内容

近些年来，Moiré超晶格因其出色的可调节性，已经成为研究相关物理和超导性的平台。尽管在其他几个moiré体系中，也观察到了相关效应，但魔术角扭曲双层石墨烯，仍然是唯一一种可重复测量到强超导性的Moiré体系。

在此，作者在魔角扭曲三层石墨烯(MATTG)中发现了摩尔超导，其电子结构和超导性能的可调性优于魔角扭曲双层石墨烯。

通过测量霍尔效应和量子振荡作为密度和电场的函数，作者能够确定系统在正常金属状态下的可调相位边界。零磁场电阻率测量表明，超导性的存在与每个摩尔单元的两个载流子产生的破缺对称性相位密切相关。作者发现超导相位受到抑制，并局限于部分围绕破对称性相位的范霍夫奇点，这很难与弱耦合Barden-Cooper-Schriefer理论相协调。此外，系统广泛的原位可调性能够达到以Ginzburg-Landau相干长度为特征的超强耦合状态，这达到粒子间的平均距离，以及非常大的TBKT/TF值，超过0.1(其中TBKT和TF分别是Berezinskii-Kosterlitz -Thouless是转变温度和费米温度)。

这些观察表明，MATTG可以在接近二维玻色-爱因斯坦凝聚体的交叉处进行电调谐。该研究结果建立了一系列可调谐摩尔超导体，它们有可能彻底改变我们对强耦合超导的基本认识和应用。

图1 镜像对称MATTG中的电子结构与强超导性

图2 MATTG相图

图3 超强耦合超导性与邻近BCS-BEC交叉点

图4 超导电性与从|ν| = 2相位出现的载流子之间的联系

综合整理自：募格学术  纳米人  搜狐网

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