石墨烯_ 新开发的石墨烯装置，既是墨烯超导体，又能是石墨烯绝缘体！

美国能源省劳伦斯·伯克利国立研究所(伯克利研究所)的科学家开发出了比人类头发更薄、具有更深特殊特性的石墨烯装置。 从通电不失能的超导材料转换为切断电流的绝缘体，可以很容易地返回超导材料——这些都只是简单地反转开关，其研究结果发表在“自然”上。 通常，如果有人想研究电子在超导量子相和绝缘相中的相互作用，则需要研究不同的材料。

伯克利研究所材料科学部的教授，加利福尼亚大学伯克利分校的物理学王教授说:“通过这个系统，可以在一个地方同时研究超导相和绝缘相。 石墨烯器件由三层原子的厚度(二维)石墨烯构成，夹在二维氮化硼层之间时，形成被称为莫尔条纹超晶格的重复图案。 这种材料有助于其他科学家了解高温超导现象背后的复杂力学原理。 所谓高温超导现象，是指材料能够在预期以上的温度下通电，温度还低于冰的点数百度。

以往的研究中，科学家观察了三层石墨烯组成装置中Mott绝缘体的特性。 Mott绝缘体是冰点以下几百度不导电的材料，古典理论预测电导率。 但是，长期以来，Mott绝缘体通过添加更多的电子和正电荷可以实现超导。 过去十年，研究者们一直在研究各种二维材料结合的方法。 通常是从石墨烯开始的。 石墨烯是以高效热传导和电传导着称的材料。 除此研究外，其他研究人员还发现石墨烯形成的莫氏超晶格具有特异的物理特性。

打开通往物理学新世界的大门

例如，层以适当的角度排列会产生超导性。 因此，在该研究中，三层石墨烯系统既是Mott绝缘体，又是超导体吗？研究者认为是斯坦福大学的David Goldhaber-Gordon，斯坦福大学的材料和能源科学研究所SLAC国家加速器研究室的David Goldhaber-Gordon 然后与复旦大学的yubo Zhang合作，使用稀释冰箱将石墨烯/氮化硼器件的温度降低到接近华氏负460度的石墨烯/氮化硼器件出现在研究人员预想的超导性Mott绝缘体附近的温度，该器件为4开尔文(零下452度)

研究人员对该设备的上部和下部微门施加了一系列电压。 如他们所预期的，当高垂直电场施加到顶部和底部栅极时，石墨烯/氮化硼器件的每个单元都充满了电子。 由此，电子稳定地停留在原地。 该电子的“定位”，使机器变成Mott绝缘体。 并且，施加了更高的电压，使他们高兴的是，第2次的读取值表示电子不稳定。 相反，在细胞之间来回走动，没有损失和抵抗地通电。 也就是说，该器件从Mott绝缘体相切换为超导体相。 氮化硼摩尔超晶格在一定程度上增加了电子和电子的相互作用。

这种作用是在施加电压时产生的，这种作用改变了器件的超导相。 那也是可逆的。 当低电压施加到门上时，装置返回绝缘状态。 该多任务处理设备为科学家们提供了小型多功能游乐场，为研究特异新型超导材料中原子与电子的微妙相互作用，该新型超导材料在量子计算机中具有潜在的应用。 计算机用量子位(通常是电子、光子等子原子粒子)存储信息进行操作，新的远程绝缘体材料有可能在某一天使微二维远程晶体管成为现实。

研究人员没有想到石墨烯/氮化硼装置能做得这么好。 用它几乎可以研究所有的东西，从单一粒子到超导性。 这是研究者知道的最好的学习新物理的系统。 该研究得到资料中量子干扰新根中心( NPQC )的支持。 该中心是伯克利实验室领导的能源前沿研究中心，由美国能源部科学事务所资助。 NPQC召集伯克利实验室、哥伦比亚大学阿拉贡国家实验室和加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的研究人员，研究三层石墨烯等新材料的量子干扰现象是如何形成的，着眼于量子信息科学和技术的未来应用。