近日，武汉大学科研团队取得了一项令人瞩目的成就，他们成功创造了一种新型材料——高质量的双层石墨烯与二硒化钨异质结材料，这种材料展现出了非凡的超导性能。
石墨烯图片
超导，简单来说，就是材料在特定条件下电阻变为零，且能完全排斥磁场的奇妙现象，它在科技领域有着广泛的应用前景，比如提升磁共振成像的清晰度、制造更强大的超导磁体，甚至为量子计算技术的发展铺路。
过去，科学家已经在不同形式的石墨烯中观察到了超导现象，但大多集中在通过空穴掺杂实现的超导态。然而，对于电子掺杂引起的超导，研究相对较少。这次，武汉大学的科学家打破了这一局限，他们通过巧妙的设计，将双层石墨烯与二硒化钨结合在一起，形成了一个异质结材料。这种设计不仅让科学家能够施加高达1.6V/nm的强大垂直电场，还使得他们能够在实验中同时探索空穴和电子掺杂下的超导行为。
研究显示，这种新型材料在空穴和电子掺杂下都展现出了超导态，这在单层或少层石墨烯中尚属首次。更令人兴奋的是，通过调节电场和载流子（电荷载体）的浓度，科学家可以像调节开关一样控制超导态强度。在极低的温度下，他们观察到了超导转变的最高温度记录，这在同类材料中是非常罕见的。
二硒化钨图片
这项研究的深入揭示了超导背后的复杂机制。科学家发现，在强大的电场作用下，双层石墨烯中的电子或空穴在接近二硒化钨层时会受到一种叫做“自旋轨道耦合”的力，这种力会改变电子的行为，进而影响材料的超导性能。此外，他们还观察到了一系列由对称性破缺引起的量子态变化，这些变化与材料内部的电子结构和相互作用密切相关。
该研究成果已以“Tunable superconductivity in electron- and hole-doped Bernal bilayer graphene”为题发表在Nature上。该成果不仅加深了我们对石墨烯基超导材料的理解，还为未来新型超导量子器件的设计和开发提供了宝贵的启示。
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