摘要：最近，MIT的一个国际研究团队在《科学》杂志上发表了一项重要研究，他们在一种叫MATTG（魔角扭转三层石墨烯）的材料里，直接观测到了非常规超导性的关键证据。

超导材料里的电子会成对运动，就像在拥挤道路上开进了专用通道，能够以零能量损耗的方式穿过材料。

这种特性让超导体的能效非常高，现在已经用在核磁共振成像仪、粒子加速器这些设备里了。

但问题是，这些传统超导体必须在极低温下才能工作，需要复杂又昂贵的制冷系统。

所以很多物理学家把研究重点转向了"非常规"超导体，这些材料的超导机制跟传统理论完全对不上。

最近，MIT的一个国际研究团队在《科学》杂志上发表了一项重要研究，他们在一种叫MATTG（魔角扭转三层石墨烯）的材料里，直接观测到了非常规超导性的关键证据。

石墨烯这个材料其实就是从铅笔芯里分离出来的，由单层碳原子组成，这些原子排列成六边形结构。2010年代的时候，理论学家就预测，如果把两层石墨烯以特定角度叠放，会出现一些奇怪的电子行为。

2018年，MIT的Pablo Jarillo-Herrero团队在实验中成功制备了"魔角石墨烯"，并观测到了它的特殊性质。这个发现开创了一个新的研究领域，叫"扭角电子学"，专门研究原子级薄层材料的精确扭角结构。

这次的研究用的是三层石墨烯，以"魔角"叠放形成MATTG。研究团队成功测量了它的超导能隙，这个性质能反映材料在特定温度下维持超导状态的能力。

结果显示，MATTG的超导能隙跟常规超导体非常不一样，呈现出一个明显的"V形"特征。

传统超导体的能隙是平滑、均匀的，但MATTG是V形的。这个差异很重要，说明它实现超导的机制是非常规的。

在常规超导体中，电子配对主要靠原子晶格振动来促成，但MATTG里的配对机制可能完全不同。根据现有理论，魔角石墨烯中的电子配对来自强电子相互作用，而不是晶格振动。

为了测量这个能隙，研究团队用了一个新的实验平台，把电子隧穿测量和电输运测量结合起来。隧穿测量利用的是量子力学中的"隧穿效应"，电子在量子尺度下既是粒子也是波，所以能够"穿墙而过"。

电输运测量则是通过向材料施加电流并监测电阻，来判断材料是否进入超导态。当电阻降为零时，就说明材料进入了超导态。

通过在同一个器件里同时进行这两种测量，研究团队能够准确识别出超导隧穿能隙，并追踪它在不同温度和磁场下的变化。这是首次在魔角石墨烯中直接观测到这种非常规超导性的清晰证据。

魔角石墨烯的发现不是偶然的。2018年之前，理论学家已经预测了它的存在，但直到Pablo Jarillo-Herrero团队在实验中制备出来，才真正开启了这个领域。

他们当时用的是两层石墨烯，以1.1度左右的"魔角"叠放。后来发现，三层石墨烯的效果更好，结构也更稳定。

在常规超导体中，电子对彼此相隔比较远，束缚也很弱。但在魔角石墨烯中，电子对结合得非常紧密，几乎像是一个分子。这种紧密结合的电子对，让魔角石墨烯表现出了不同于常规超导体的性质。

值得注意的是，MATTG的超导温度虽然还是比较低，但它的超导机制不同，这为未来实现更高温度甚至室温超导提供了线索。

如果能让超导体在室温下工作，将会彻底改变能源和科技格局。比如，可以实现零能量损耗的电网，超高效的传输系统，以及真正实用化的量子计算设备。

研究团队计划利用这个新平台来测试其他二维扭角结构和材料，深入揭示超导和其他量子相的底层电子结构。

这种直接观测能够揭示电子如何配对，以及如何与其他量子态竞争，从而为设计和调控新型超导体和量子材料铺平道路。

超导能隙的测量不仅能帮助科学家理解材料的超导机制,还能为寻找室温超导材料提供重要线索。目前已知的超导体，包括常规和非常规的，都需要在极低温下才能工作。如果能找到在室温下工作的超导体，将会带来革命性的技术突破。

MIT团队在魔角石墨烯中直接观测到非常规超导性，这是超导研究领域的一个重要突破。通过测量超导能隙，他们证实了MATTG的超导机制与传统超导体完全不同。

这项研究不仅加深了我们对非常规超导的理解，也为未来实现室温超导提供了新的方向。

随着研究的深入，我们有理由期待，在不远的将来，超导技术能够真正走入日常生活，为人类社会带来深刻变革。

来源：靳律法谈