哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)家Cory Dean指出，雙層石墨烯只有在兩個石墨烯層的原子晶格相對于彼此扭轉(zhuǎn)了1.1°的“魔角”時才具有超導(dǎo) -在已知的最薄材料上進行這項操作是非常困難的。“如果稍有偏離就行不通，”近日，斯坦福大學(xué)的物理學(xué)家David Goldhaber-Gordon和加州大學(xué)伯克利分校的物理學(xué)家Wang Feng 和復(fù)旦大學(xué)Zhang Yuanbo團隊在更容易獲得的三層石墨烯片中發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)電性的跡象，相比于雙層石墨烯超導(dǎo)，三層石墨烯不必發(fā)生扭曲，每層原子晶格的上層和下層對齊，這在生產(chǎn)多層石墨烯時自然而然的形成這樣的結(jié)構(gòu)。借助三層石墨烯，有望幫助研究人員更快了解銅氧化物中的超導(dǎo)性。相關(guān)研究以“Signatures of tunable superconductivity in a trilayer graphene moiré superlattice”為題發(fā)表在《Nature》上，第一作者為Chen Guorui。

該文采用了現(xiàn)有標準的方法來剝離石墨烯薄片。首先，將一塊透明膠帶粘在一大塊石墨上 - 大多數(shù)鉛筆中的成分- 然后對此進行剝離。通過撕膠帶的方法（機械剝離法）。Wang Feng 團隊之前開創(chuàng)了一種技術(shù)，發(fā)現(xiàn)三層石墨烯中獨特的光學(xué)特征。

機械剝離法制備石墨烯 

然后，該團隊將這些三層薄片作為制造電氣設(shè)備的起始材料。它們將三層薄片夾在氮化硼層之間，防止石墨烯被污染的同時防止其發(fā)生彎曲。在一些地方，氮化硼層中的原子與石墨烯層中的碳原子精確對齊，但是在幾納米之外它們是偏移的。在大約10納米之后，層中的原子再次對齊，產(chǎn)生“莫爾”重復(fù)圖案，其在扭曲的雙層石墨烯中也是明顯的。每個重復(fù)的莫爾晶胞除了材料本身的電子外，可以容納多達四個額外的電子，從而改變材料的導(dǎo)電性。

接下來，研究人員在薄片頂部構(gòu)筑金屬圖案，用“柵極”構(gòu)建晶體管，控制在材料中添加電子。通過操縱柵極上的電場，研究人員能夠精確控制每個重復(fù)莫爾晶胞中存在電子數(shù)量。當(dāng)他們向每個晶胞添加三個電子并將溫度降至低于2K時，他們注意到電阻急劇下降，這是超導(dǎo)性的一個標志 。他們還注意到，當(dāng)他們對樣品外部施加磁場時，接近零的電阻消失了，這是超導(dǎo)的另一個跡象。Goldhaber-Gordon補充說，這些信號還不確定，目前仍然存在兩個問題：首先，電阻沒有完全降至零，這可能是由于石墨烯薄片中的雜質(zhì)導(dǎo)致的；其次，它可能無法實現(xiàn)大面積超導(dǎo)。

盡管如此，Goldhaber-Gordon指出，三個額外電子的表觀超導(dǎo)性與傳統(tǒng)的高溫超導(dǎo)體（1986年發(fā)現(xiàn)的銅基材料）相似。這提高了三層石墨烯作為超導(dǎo)材料的希望。一個很好的模型系統(tǒng)，用于解決這個長期存在的謎團。他說，三層石墨烯提供了是一個清晰的研究系統(tǒng)，它提供了一種探索復(fù)雜物理學(xué)研究的簡單方法。”