双层及多层石墨烯的导电性能通常超越单层石墨烯。当石墨烯层通过人工堆叠并改变层间角度时，其导电特性会发生显著变化，实现从绝缘体到导体再到超导体的转变。
近期，加州大学圣巴巴拉分校的Andrea F. Young课题组在《自然》杂志连续发表两篇关于石墨烯超导性的重要论文。这两篇论文的第一作者均是科学技术大学的优秀留学生周昊欣。
早在2018年，科学技术大学的“天才少年”曹原，就在魔角扭曲的双层石墨烯中发现了新的电子态，为非常规超导体研究打开了大门。
在Young课题组的研究中，他们在菱面三层石墨烯中观察到超导现象。这种超导现象在亚开尔文温度下表现为低电阻率或消失电阻率。他们还在同一研究中发现了“半金属”和“四分之一金属”状态。合肥工业大学微电子学院电子科学系副于永强副教授表示，这次发现为石墨烯超导研究带来了更多可能性。
石墨烯因其独特的属性而具有潜在的超导性能。作为一种由单层碳原子组成的二维原子晶体，石墨烯因其优异的光学、电学和力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和物传递等领域具有广泛应用前景。
超导石墨烯的出现为其应用开辟了新的道路，例如用于超高速计算机中的新型超导量子设备。于永强解释了石墨烯的能带结构和高载流子迁移率等特性，使得通过人工层状原子堆叠方法改变其体系微观电子结构成为可能，从而实现超导。
谈及魔角石墨烯的实现超导的原理，于永强表示，当两层平行石墨烯以约1.1度的微妙角度堆叠时，会产生神奇的超导效应。这种结构在原子尺度上产生了莫尔超晶格，这种物理结构阻止了电子分开，迫使它们相互作用，从而产生了超导行为。
今年的研究进一步指出，晶体菱面三层石墨烯的超导性比双层结构更稳定。于永强解释说，这次的研究中，中间层石墨烯相对于外层以新的角度扭转，实现了在更低温度下的超导特性。
除了超导性，这次研究还观察到了“半金属”和“四分之一金属”状态。这种状态的出现是由于电子在磁场下转换为量子态，导致材料的电阻率发生振荡。当这些量子振荡具有不同的简并性时，就产生了不同的电子特征。
石墨烯的研究不断取得突破，为超导体的实际应用打开了新的大门。未来，随着研究的深入，石墨烯有望在材料科学、电子工程、能源等领域发挥更大的作用。（科技日报）
