【复材信息】魔角石墨烯，再发Nature！

选题背景

通过超流刚度，超导体的宏观量子特性可通过（ρs）这一数字描述了改变宏观量子波函数相位所需的能量。铜氧化物超导体等非常规超导体，ρS的低温行为明显不同于传统的超导体，这是由于自动量空间中无能隙点(节点)的准粒子引起的。

近日，对魔角歪曲石墨烯家族的深入研究揭示，除了超导态外，还存在与自发破缺对称相关的强相关电子状态，这是一项研究。ρs提供了一个机会，从而揭示其非常规超导性的隐性。

为解决这个问题，哈佛大学 Philip Kim教授，美国BBN技术Kin Chung Fong 等人在“Nature《期刊》发表了题为“Superfluid stiffness of twisted trilayer graphene superconductors"最新论文。这项研究报告显示，三层石墨烯歪曲（TTG）中测量ρS的结果，揭示了非常规的节点间隙超导性。作者发现，通过使用射频反射技术测量与微波谐振器藕接的超导TTG的动力学感应反应，ρs在低温下依赖线性温度，在电流偏差中观察到非线性迈斯纳效应，两者都表明节点结构存在于超导参数中。

另外，在零温度下夹杂依赖显示ρs和超导转换温度（Tc）它们之间有线性相关性，类似于铜氧化物中的上村关系，暗示超导性受到相关性的限制。作者的结果为TTG中的节点超导性提供了强有力的证据，并对这些基于石墨烯的超导体机制提出了强有力的约束。

研究亮点

(1)魔角歪曲三层石墨烯首次测量。（TTG）的超流刚度（ρs），得到了解释非常规节点间隙超导的结果。结合微波谐振器，通过射频反射技术检测TTG超导样品的动力学感应抗反应，揭示了TTG超导样品ρS在低温下的线性温度依赖，并且观察到了非线性迈斯纳效应，这些结果表明节点结构存在于超导序参数中。通过对温度和夹杂依赖性的分析，实验得到了解决。ρs和超导转换温度（Tc）它们之间的线性关系。这种现象类似于铜氧化物中看到的上村关系，暗示TTG的超导性受到相关性的限制。另外，夹杂依赖性分析进一步揭示了超导状态的演变特征，为超导机制提供了重要信息。(3)通过对BKT变化、上村关系和节点匹配对称的分析，实验发现TTG中的超导符合节点匹配的非常规超导特性。它为了理解魔角歪曲石墨烯中的超导机制提供了一个新的视角，支持超导与强相关电子效应的关系。通过测量非线性迈斯纳效应，试验进一步证实了TTG中的超导性与非常规节点匹配有关。这种现象与传统的BCS超导理论不符，表明TTG超导态可能与传统的超导机制不同。

图文解读

图1：试验装置和器件的表征

图2：超流刚度的温度和夹杂依赖

图3：上村关系与节点匹配对称的BKT变化

图4：非线性迈斯纳效应

结论展望

本论文的超流刚度测量为多层石墨烯扭曲（MATMG）这里的超导性特征提供了深刻的见解。各种迹象的聚集提供了强有力的证据，包括超流刚度的线性温度依赖抑制、非线性迈斯纳效应的分析和温度依赖，表明超导匹配具有节点对称性。在零温度下，超流刚度与超导转换温度之间的线性缩放关系暗示了一种不寻常的情况，即超导转换是由相位变化控制的，而不是库珀对的破裂。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08444-3

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