最佳搭档，轮着担任第一作者，连发5篇Nature、Science正刊！

摘要：近日，麻省理工学院物理系巨龙教授团队在菱面体堆叠的多层石墨烯中首次观测到手性超导性的明确特征。这一发现为探索拓扑超导态、马约拉纳费米子及容错量子计算提供了全新的纯碳材料平台。相关论文以“SigNatures of chiral superconductivit

科学家在菱面体石墨烯中发现手性超导性关键证据

近日，麻省理工学院物理系巨龙教授团队在菱面体堆叠的多层石墨烯中首次观测到手性超导性的明确特征。这一发现为探索拓扑超导态、马约拉纳费米子及容错量子计算提供了全新的纯碳材料平台。相关论文以“SigNatures of chiral superconductivity in rhombohedral graphene”为题，发表在Nature杂志，第一作者为韩同航、路正光和Zach Hadjri。

值得一提的是，在此之前路正光、韩同航合作以共同第一作者已发表了3篇《Nature》和1篇《Science》，这是他们合作的第5篇正刊，他们轮着担任共同第一作者排名第一。

手性超导体因自发打破时间反演对称性而备受关注，其可能承载的拓扑量子态是量子计算的理想载体。然而，过去三十年间的候选材料（如UTe₂和Sr₂RuO₄）均存在争议，部分实验甚至否定了其手性超导性质。此次研究团队另辟蹊径，将目光投向结构独特的菱面体四层与五层石墨烯。通过门电压调控，研究人员在电子掺杂的平带中诱导出两个超导态（SC1和SC2），其临界温度最高达300毫开尔文，电子密度低至2.4×10¹¹ cm⁻²。

图1 .菱面体四层石墨烯器件T3和五层石墨烯器件P1的平面带中的超导性

1.磁滞现象：超导态电阻随垂直磁场变化呈现显著磁滞，且磁场扫描过程中出现零电阻态之间的非零电阻峰。这种现象在其他超导体中从未被观测到，表明超导态具有轨道磁性，可能与谷极化域的翻转相关。

2.强耦合特性：五层石墨烯中超导态SC1的临界磁场高达1.4特斯拉，远超以往石墨烯超导体，接近BCS-BEC强耦合交叉区域。相干长度接近电子间距，提示电子间存在强关联作用。

3.自旋与谷极化母态：超导态周围正常态表现出反常霍尔效应和量子振荡，证实其源自自旋与谷极化的“四分之一金属态”。这种对称性破缺的母态为手性p波或f波配对提供了天然条件。

研究团队通过设计无摩尔超晶格的石墨烯异质结，避免了复杂界面效应干扰，首次在纯晶体石墨烯中实现超导调控。低温输运实验结合紧束缚模型计算表明，平带电子关联效应是超导涌现的核心机制。这一体系为直接探测超导序参量对称性、马约拉纳边缘态提供了理想平台。下一步将通过扫描SQUID、约瑟夫森结等实验验证拓扑特性。