作者wild2012 (世界末日)
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標題[新聞] 以「魔角」相疊的石墨烯驚現雙重身分
時間Tue Mar 13 14:02:24 2018
以「魔角」相疊的石墨烯驚現雙重身分，身兼絕緣體與超導體
Emma stein | 發布日期 2018 年 03 月 09 日 12:03 |奈米 尖端科技 材料
https://goo.gl/1NZqWo
神奇材料石墨烯又帶來奇蹟特性！當科學家將兩層石墨烯片相疊並旋轉 1.1 度時，意外
發現石墨烯成為絕緣體，但當科學家額外添加電子之後，石墨烯又搖身一變成零電阻超導
體，雙重身分轉換好不自在！
自從 2004 年英國曼徹斯特大學物理學家安德烈‧海姆和康斯坦丁‧諾沃肖洛夫，成功實
驗從石墨中分離出石墨烯後，石墨烯就開始不斷刷新各項極限值，比如它是目前世上最薄
卻最堅硬的奈米材料（比鋼還要強幾百倍），也是目前世上電阻率最小的材料（約 10~6
Ω·cm，導電性比銅更強）。
而現在，由麻省理工學院、哈佛大學與日本國家物質材料研究機構（National
Institute for Materials Science）專家組成的團隊，將兩層石墨烯片以 1.1 度的「魔
角」（magic angle）堆疊，使蜂巢般的原子網格稍微交錯，接著添加電子，意外發現這
種材料竟帶來
「奇蹟」特性：既是絕緣體（電荷不能通過材料），也是科學家夢想中零電
阻的超導體（電子可以在沒有電阻的情況下穿過材料）。
研究人員嘗試過旋轉各種角度，但只有以 1.1 度旋轉相疊的石墨烯片其六邊形蜂巢晶格
形成精確摩爾結構（moiré configuration），就像莫特絕緣體（Mott insulator）一樣
，石墨烯片間的電子出現強烈靜電相互作用，相互排斥而無法流動；而當研究人員添加額
外電子與原本敵不動我不動的電子結合後，電子竟突破初始絕緣狀態並零電阻流動，就像
超導體一樣
雖然去年科學家也能藉由摻雜其他材料來合成石墨烯超導體（在兩層石墨烯片中間插入鈣
原子），但這一次，新團隊找到的是完全不依賴其他材料、又能身兼絕緣體的「純石墨烯
超導體」。
團隊在《自然》期刊連發兩篇論文，這次研究還有另一個原因令人如此興奮，是因為它可
能是開發能於室溫下工作的超導體關鍵。大多數超導體只能在接近絕對零度的溫度發揮零
電阻特性，科學家一直致力於尋求提高超導材料的臨界溫度，目前高溫超導體的最高溫度
紀錄是馬克普朗克研究所的 203K（-70°C）。
如果超導體能在室溫發揮功力，將大幅減少冷卻成本，醫療技術、電網、消費性電子產品
等變得更高效，潛力相當無比。
圖來源：麻省理工學院
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這裡沒人貼這個新聞阿?
論文第一屬名是一個18歲就申請通過進入MIT的天才中國人
天才的腦洞果然跟大家都不一樣
簡而言之，這個發現就是找到了，科學家夢想中的 常溫超導體
所有有用到電的東西，都可能會有天翻地覆的改變
科技大躍近時代要來了嗎?
有沒有專業的可以說一下
這東西有這麼神嗎???
這 有諾貝爾獎後補了吧.....
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 59.115.85.166
※ 文章網址: https://webptt.com/m.aspx?n=bbs/Physics/M.1520920951.A.E4A.html
1F：推 zealeliot: 好神氣的特性@@ 03/13 14:14
2F：推 zealeliot: 可以切換絕緣體跟超導體，也太夢幻應用性太廣 03/13 14:19
3F：推 yyc2008: 2天前的3/11 pipidog大就貼了這個新聞 03/13 14:26
4F：→ yyc2008: 希望物理板眾給願意分享的板友多點肯定，不然會越來越少 03/13 14:28
5F：推 yyc2008: 人願意主動分享，這將是本板的損失。理性討論，勿逞口舌 03/13 14:32
6F：推 ocf001497: 這不是常溫超導體吧0.0 稍微看了一下論文 感覺這個材 03/13 14:32
7F：→ ocf001497: 料可能跟高溫超導有同樣機制 有人可以解釋一下為何機 03/13 14:32
8F：→ ocf001497: 制可能一樣嗎XD 03/13 14:32
9F：→ yyc2008: 之能，這樣風氣才會帶上來。 03/13 14:32
10F：噓 Eriri: 吐槽無力 flat band+電子交互作用力 本來就可能形成超導 03/13 14:57
11F：→ Eriri: 雖然說實現手段不同 但早就有單層graphene提高費米能後會 03/13 14:59
12F：→ Eriri: 形成超導的理論文章 03/13 14:59
13F：→ Eriri: 然後這是不是Mott絕緣體其實也存在疑問 03/13 14:59
14F：→ Eriri: 補充個基本觀念 非常規超導最困難的其實未必是超導機制本身 03/13 15:08
15F：→ Eriri: 物理學家早就有一堆BCS以外可以形成超導的機制了 甚至即使 03/13 15:09
16F：→ Eriri: 是電子電子之間的互斥在適當條件下都可以形成超導 03/13 15:10
17F：→ Eriri: 一般非常規超導 困難的是除了超導以外的其他相 彼此跟超導 03/13 15:10
18F：→ Eriri: 之間的關聯 03/13 15:10
19F：→ Eriri: 所以只有超導 根本一點都沒甚麼特別的 這個工作真正值得關 03/13 15:11
20F：→ Eriri: 心的是到底是不是真的是Mott insulator 而不是單純的Band i 03/13 15:12
21F：→ Eriri: nsulator 或者之後可不可以真的tune出類似其他非常規超導出 03/13 15:12
22F：→ Eriri: 現的類似pseudogap, CDW, nematic...之類的特別的相 03/13 15:13
23F：→ Eriri: 如果無法 那麼這個工作本身跟非常規超導的關聯就沒法成立 03/13 15:14
24F：→ Eriri: 甚至 這項工作其實目前也沒有真正證明一般BCS理論沒法解釋 03/13 15:15
25F：推 Eriri: 我不是要噓原po 只是想噓讚在科學界這種無論對內跟對外都想 03/13 15:17
26F：→ Eriri: 要搏眼球的風氣 03/13 15:18
我還以為是石墨烯獨有的特點，看來還有很大一段路要走
27F：推 kanonehilber: 為何pipidog要刪文 發生什麼事情了? 03/13 15:23
28F：→ wohtp: 唉，至少這個還有實際材料，Hawking前幾天又在講什麼虛數時 03/13 16:14
29F：→ wohtp: 間的... 03/13 16:14
30F：推 zealeliot: 霍金前幾天說大霹靂前就有時間了 好玄阿 03/13 16:28
時間不過是人類定義出來的東西，或許外星人不叫作時間
想知道大霹靂前有甚麼? 那你可能要先找到宇宙的盡頭，但宇宙有盡頭嗎?
或者更低次元仍然一片混沌的地方，唉...想那麼多幹嘛還是乖乖去賺錢吧...
※ 編輯: wild2012 (59.115.85.166), 03/13/2018 17:16:20
31F：噓 nlriey: 這還沒到常溫超導... 03/13 17:25
32F：→ wohtp: 虛數時間也沒多玄啦，大概是假設大霹靂的時候spatial part 03/13 17:36
33F：→ wohtp: of metric tensor會變成零，所以所有的距離通通變零。但是 03/13 17:37
34F：→ wohtp: time-like part不能歸零，因為大霹靂畢竟離我們只有有限時 03/13 17:38
35F：→ wohtp: 間。 03/13 17:39
36F：→ wohtp: 所以「合理假設」space part在大霹靂那點正負交替 03/13 17:40
37F：→ wohtp: ...可是這麼虛無飄渺的東西對媒體放話有鳥用？ 03/13 17:41
38F：→ mizys: 霍金哪有放話，明明是接受採訪時說的 03/13 18:12
39F：推 jjsakurai: 同感，物理的戰爭現在不是爭真理，是在經費，挺沒意義 03/13 19:29
40F：→ jjsakurai: 的。 03/13 19:29
41F：→ caseypie: 我也記得大約七八年前就看過類似理論了 03/13 22:38
42F：→ caseypie: 當然實際做出來還是挺厲害的 03/13 22:38
43F：推 yeahhuman: 虛數時間也沒不合理，畢竟有一個向量才能有個點大霹靂 03/14 07:50
44F：→ yeahhuman: 只是那向量是甚麼，霍金覺得是虛數時間 03/14 07:50
45F：推 skydark: 霍金走了.... 03/14 12:45
46F：→ YJM1106: 神：你知道的太多了 03/14 14:37
47F：→ sputtering: 霍金又被誤會了 03/16 16:26