麻省理工学院研究团队在菱面体石墨烯中发现多种超导状态，其中一些在磁场作用下不仅未被破坏，反而变得更强，颠覆了传统超导理论。
超导性，即材料以零电阻导电的能力，是科学界极为珍视的现象。研究人员如今在一种特殊的菱面体石墨烯中发现了这一奇异现象的新宝藏。
这种天然形态的石墨烯由数层超薄碳片组成，每层相对于相邻层以特定角度排列。因其不寻常的特性，它一直是科学家的宠儿。
这项发表在《自然》杂志上的研究中，由麻省理工学院团队主导的实验使用了堆叠至四层和五层的菱面体石墨烯，通过操控产生不同的电子密度，从而控制超导性的具体形式。
在超低温测试中，石墨烯不仅展现出可以同时维持多种超导状态(这本身就是罕见中的罕见)，还显示出某些状态在暴露于通常会破坏超导性的磁场时，反而变得更加强韧。
麻省理工学院物理学家Long Ju表示，从基础物理学角度来看，磁场没有杀死超导性反而增强了它，这非常奇特。研究团队提供了大量实验结果，供人们思考其中发生了什么。
这不是该团队首次在菱面体石墨ene中发现非常规超导状态，此次最新工作又增加了三个。
超导体依赖电子以相反磁自旋配对(库珀对)，然后无干扰地滑过材料。通常，加入磁场会统一这些电子的自旋，打破配对，从而破坏超导性。但在这里情况并非如此。当研究人员改变电子密度、磁场强度和方向时，出现了奇异结果。
在一种情况下，超导性直到磁场启用后才出现。在另外两种情况下，磁场增强了超导性，使其更加坚固，能在更广泛的条件下存活。Long Ju说，超导性确实被增强了，转变温度从55毫开尔文升至约90毫开尔文。同时，材料在超导性被破坏之前能承受多50%到60%的电流，这非常不寻常。
研究人员有一个工作理论：在这些特定条件下，电子能够与具有相同自旋排列的其他电子配对。磁场仍然拉动电子，但它们已经以相同方式排列，从而保持了超导性。
Long Ju说，人们可能认为这是一种简单无聊的碳材料，但我们可以通过调节实验旋钮(如电压)来控制它。这就是一种简单的物理材料如何展现出如此多不同超导特性的方式。
接下来，研究人员希望逐一深入研究每种超导状态，弄清其产生机制及与磁场的相互作用。实验中使用了高达地球磁场18万倍的磁场。
虽然目前的超导性仍依赖超低温和特定实验室条件，但在量子计算领域有潜在用途，可改善 notoriously不稳定量子比特的稳定性。
麻省理工学院物理学家Junseok Seo说，我们可以控制最简单的化学和结构材料(结晶碳)，作为乐趣的一部分。我们不仅在处理自然赋予我们的东西，还在施加额外控制，将其改变为自然界不会给予我们但可以存在于同一材料中的东西。
原文：https://www.sciencealert.com/graphene-caught-holding-multiple-superconducting-states-at-one-time