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就在上周，我們報道了Science上發表的“交變扭曲魔角三層石墨烯中的電場可調超導”的工作，Science似乎開始慢慢追上了Nature的步伐，開始發表魔角石墨烯的工作了，然而這一發，似乎不可收拾了！今天Science再次上線了一篇魔角石墨烯的工作。

魔角扭曲雙層石墨烯(tBLG)中超導性的發現提出了有趣的問題，關于超導序參量的性質。魔角tBLG的相圖包含了相關絕緣體(CI)相和超導相，與銅材料的相圖相似，表明超導相來自非常規的起源。相比之下，在沒有CI的情況下，最近對超導的觀察表明超導是通過電子-聲子耦合產生的，這有一系列理論模型支持的解釋。

人們早就認識到，闡明庫侖相互作用的作用對確定超導性的本質是至關重要的。對于傳統超導體，電子-聲子耦合與庫侖斥力相互競爭，在低溫下穩定超導性。因此，一個弱庫侖斥力將導致更強的超導序參量。相反，非常規超導相則來自全電子機制，序參量隨庫侖相互作用的增加而增強。對于傳統的固態材料，直接控制仍然是一個實驗性的挑戰，在不給材料帶來額外變化的情況下超導體內的庫侖相互作用。范德瓦耳斯材料的靈活性為利用近距離屏蔽控制魔角tBLG結構中的庫侖相互作用提供了一個寶貴的機會

布朗大學物理系J. I. A. Li課題組設計了一個小器件，魔角扭曲雙層石墨烯被置于伯納雙層石墨烯附近，中間被3納米厚的屏障隔開，利用伯納爾雙分子層的電荷屏蔽，可以連續調諧扭曲雙層石墨烯內的電子-電子庫侖相互作用強度。輸運測量結果表明，調諧庫侖屏蔽對絕緣態和超導態有相反的影響。屏蔽減弱了庫侖相互作用，絕緣態的強度降低，而最佳摻雜狀態下超導穩定性增強。對庫侖相互作用控制能力有望為精確描述魔術角tBLG超導性的理論模型提供重要的約束條件。

圖1. 伯納爾雙層石墨烯（Bernal BLG）和魔角雙層石墨烯（magic-angle tBLG）雙層結構

圖2. 庫侖屏蔽對相關絕緣子（correlated insulator）的影響

圖3. 在大的d場誘導的能隙中調諧n_BLG的影響

圖4. 調諧n_BLG對魔角tBLG中最佳摻雜條件下超導性的影響

鏈接

Tuning electron correlation in magic-angle twisted bilayer graphene using Coulomb screening. Science 371 (6535), 1261-1265.

http://science.sciencemag.org/content/371/6535/1261

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