魔角石墨烯
会是下一个诺奖吗
大家记得吗？上个月超模君给大家介绍了一位“超级后浪”、“天才少年”曹原。
这才刚过去一个月，他的论文就又登上了Nature！当地时间6月11日，世界顶尖学术杂志Nature第三次同期发表两篇有关魔角石墨烯的论文。
对于24岁的曹原来说，这已经是第五次了。不过，这一次他没有出现在“第一作者”这样的醒目位置。
某种程度上来说，这也意味着：曹原团队参与开辟的这个新兴方向，确实吸引了不少材料学的学者加入，并在不断产生新的新的成果。
有声音说：或许今年的诺贝尔奖就要从这个领域诞生了呢！
又是两篇论文齐发
按照惯例，超模君还是要先给大家介绍一下Nature新发表的这两篇论文的大致内容。
第一篇论文由以色列魏茨曼科学研究所和曹原所在的麻省理工学院（MIT）Pablo Jarillo-Herrero课题组合作完成，而第二篇则来自美国普林斯顿大学。
这两篇论文本质上，其实是在讨论同一个问题：从微观角度上，魔角石墨烯到底为什么会具备这么神奇的性质？
有了解过魔角石墨烯的模友可能都知道：所谓的魔角石墨烯，其实就是将两片叠放的石墨烯交错至一个特殊的“魔角”（1.1°）。
可这样小小的旋转，却从根本上改变了石墨烯的性质：魔角石墨烯在低温下，会呈现出一系列奇妙的电子学状态，如超导体、关联绝缘体、拓扑体......
在以色列和MIT合作的论文中，他们就通过测量局域电子压缩性，发现魔角石墨烯的能带在整数填充附近经历了剧烈的转变。
论文认为，这种电子偏好对称性的强烈破坏和狄拉克电子特征的回复，形成了魔角石墨烯的母态。
而在第二篇论文中，普林斯顿大学的课题组则利用高分辨率扫描隧道显微镜，成功观测到了：随着电子填充函数变化，魔角石墨烯会出现一系列光谱跃迁。
研究团队认为，这种跃迁现象就可以用来解答关键问题：魔角石墨烯是怎么从高温下的母态演变出低温下那些奇妙的性质。
值得一提的是，普林斯顿大学的这个课题组在石墨烯领域也是“老专家”了。早在2019年7月份，他们就在Nature上发表过魔角石墨烯的谱学研究。
这次的论文，正是对之前研究工作的进一步深入。
不难看出，这次Nature发表的两篇魔角石墨烯论文成果，在电子微观机制层面形成了互补。
而且，这两篇论文草稿都是去年12月同一天上传到预印本网站，又在Nature上同一天发表。
这要说大佬们没有提前约好，超模君是不信的！
魔角石墨烯的传奇
超模君前面有提到，魔角石墨烯之所以受到如此的追捧，原因之一就是因为能在比较宽松的条件下实现“超导”的特性。
超导作为20世纪最重要的科学发现之一，每有一项突破性成果，就都是妥妥的诺奖级别。
1911年，荷兰物理学家卡末林·昂内斯偶然间发现：当汞的温度下降到-269℃时，电阻竟然会变成0！
这要是能普及到我们的日常生活中，单单是每年节省的电力传输消耗就将是天文数字！
这种性质的变化令他非常兴奋，他将这种特性命名为超导性，也因此获得了1913年的诺贝尔奖。
接下来的100年间，经过一代代科学家的努力，人们陆续发现了许多材料在一定的条件下都能具备超导的特性。
例如，1986年，德国物理学家柏诺兹和缪勒就又发现一种复杂的铜氧化物，这种材料能达到超导状态的最高温度约为-140℃。
相对于其他材料来说，-140℃是比较容易达到的条件了。
因此，缪勒和柏诺兹也荣获了1987年度诺贝尔物理学奖。
柏诺兹和缪勒
不过可惜的是，虽然超导领域不断有新发现，但没有一种材料能够走出实验室，真正具备实用价值。
就连诺贝尔奖获得者劳勃劳林（Robert Laughlin）也曾说过：物理学家们已经在黑暗(超导研究)中，徘徊了30年。
后来，人们发现了石墨烯这种材料：一种以单层碳原子组成的六角形蜂巢晶格材料。
一开始，科学家们只是发现：和不同的材料接触，石墨烯都会表现出不寻常的“超导特性”，这使学术界一度诞生了很多“灌水”论文：
有位大佬看不过去石墨烯被拿来水论文
写下这篇神论文讽刺灌水党
直到2017年8月，正在MIT深造的曹原和导师Jarillo-Herrero才解锁了石墨烯的真正用法！
只要将两层石墨烯，旋转到特定的“魔法角度”(1.1°)叠加时，它们就可以在零阻力的情况下传导电子，即刻显现超导特性。
这个重磅消息瞬间引爆了全球，Nature杂志当然也不会错过这个发现，一天之内连续刊登了两篇曹原关于石墨烯超导的文章。
当时还有网友评论：Nature应该为能刊发曹原团队的文章而感到荣幸。
毕竟，当时Nature收到稿件后，没来得及排版就先发布在网上了。
写在最后
时至今日，随着曹原所在的Pablo Jarillo-Herrero课题组对魔角石墨烯的研究深入。
全球越来越多的科研团队加入了对魔角石墨烯的研究，甚至还出现了一句顺口溜：如果想要超导，你就扭扭石墨烯。
不过这也引起了不小的误解：或许很多吃瓜群众会觉得魔角石墨烯就是神之材料了。
但其实，在超模君看来曹原团队真正厉害的地方在于：他们揭示了一种新的物理现象！
虽然，现阶段，魔角石墨烯和其他被发现的超导材料一样，也是走不出实验室。但超模君相信，伴随着魔角石墨烯的深入研究，会有更多新的物理原理被发现！
我们有像曹原这样天才的科学家们，总有一天，研究魔角石墨烯的成果，会成为实现超导领域重要突破的关键一步！
超模君小剧场
当曹原和他的导师连发两篇Nature之后......
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