魔角石墨烯获诺奖风向标 中国天才在功劳簿上

以色列当地时间1月13日，2020 年沃尔夫科学艺术奖获奖名单公布。麻省理工学院的 Pablo Jarillo-Herrero 教授、德州大学奥斯汀分校的Allan H. MacDonald 教授和 Rafi Bistritzer 博士因“魔鬼”双层石墨烯相关研究，荣膺2020 年沃尔夫物理学奖。值得一提的是，中国天才青年学者曹原也为该项目做出重要贡献。

沃尔夫奖是以色列颁发的最负盛名的国际奖项，有“诺奖风向标”之称。沃尔夫物理学奖更是别誉为物理学界诺贝尔奖之外，另一重要的国际奖项。魔鬼双层石墨烯是2018年科学家们首次成功实验制备的可扭曲双层石墨烯——一种可轻度扭转的双原子厚碳层材料。它能够实现超导和绝缘态的转换。西班牙、美国、中国以及日本科学家共同研究的最新成果发现，这种材料在微小的电压变化下可以实现超导性的开启或关闭，大大提升了它在电子设备中的效用。

这一研究起源于2011年，理论物理学家 Allan Macdonald 带领的小组，小组中的重要成员是博士后 Rafi Bistritzer 发现了扭转双层石墨烯的有趣现象，即两层石墨烯间电子的隧穿速率取决于它们错开的角度。将两层单个原子厚度的石墨烯堆叠在一起，当它们之间的扭转角度达到1.1°时，电子相互作用的效应会被极度地放大，从而使双层石墨烯表现出有趣的行为。

这一发现一开始并没有受到科学界的重视，但实验凝聚态物理学家Jarillo-Herrero被MacDonald 和Bistrizer的思想激发并进一步研究。2017年，其实验取得了成功。他们发现，在温度为1.7K（绝对零度以上1.7度），将两层石墨烯彼此扭转错开1.1°的“魔角”时，它们表现为绝缘体，而只要施加微弱的门电压注入载流子，这种材料就会转变为超导体。这一研究成果于2018年发表在《自然》杂志上。

能够实现高温超导甚至是室温超导电性是所有超导研究人的终极梦想。魔鬼石墨烯的发现和进阶研究，或许会将这一天马行空的梦想变为可能。