MIT曹原博士新年首篇Nature，魔角石墨烯两层变三层

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曹原之前发表了很多Nature来介绍他们的双层魔角石墨烯的工作，但是这次不一样，这次是三层！并且曹原是以共同一作+通讯的身份出现。

摩尔超晶格（Moiré superlattices）最近已经成为研究相关物理学和超导性的平台，具有前所未有的可调节性。尽管在其他几个摩尔系统中也观察到了相关效应，但魔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石墨烯。

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T_BKT/T_F值，超过0.1(其中T_BKT和T_F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BCS -BEC交叉的接近度

图4. |ν| = 2相的超导性与载流子之间的联系

Park, J.M., Cao, Y., Watanabe, K. et al. Tunable strongly coupled superconductivity in magic-angle twisted trilayer graphene. Nature (2021). 

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。

原文链接
https://doi.org/10.1038/s41586-021-03192-0

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