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石墨烯是碳原子組成的蜂巢狀晶體，厚度只有單個原子，是一種二維材料。單層

的石墨烯在超低溫下具有超導電性。如果將兩層石墨烯扭轉成一定角度，會發(fā)

生什么呢？

2018年三四月份，MIT科學家Pablo Jarillo-Herrero帶領的團隊發(fā)現(xiàn)，如果將雙層石墨烯扭轉成特定角度——被稱為“魔角”石墨烯——材料表現(xiàn)為莫特絕緣體

（Mott insulator）。然后向這種絕緣體施加微弱的電場，也就是摻雜電子，雙

層石墨烯就會表現(xiàn)出非常規(guī)超導性，類似于高溫超導銅氧化物。（該發(fā)現(xiàn)在凝

聚態(tài)物理學引起了不小的轟動，讀者可進一步閱讀《石墨烯研究的意外發(fā)現(xiàn)，

是否能解開高溫超導之謎》）

在扭轉雙層石墨烯中的旋轉效應：a. 當雙層石墨烯被扭曲時，上層薄片被旋轉

使得無法與下層薄片對齊，從而讓元胞得到擴展（紅色）。b. 對于小角度的旋轉，就會出現(xiàn)所謂的“摩爾紋”，其中局部堆疊的排列呈周期性變化。

將一層石墨烯扭轉一定角度放在另一層石墨烯上，兩層蜂巢結構彼此抵消而出

現(xiàn)摩爾紋。MIT團隊通過向雙層石墨烯中注入電子，得到了新的物相，這可以通

過研究摩爾紋上額外摻雜的電子來理解。通過增加電子密度，MIT團隊觀察到，

如果一個摩爾元胞中包含2到3個電子時，材料表現(xiàn)為絕緣態(tài)。他們認為這是莫

特絕緣體的例子。

我們懷疑扭轉雙層石墨烯并沒有形成莫特絕緣體的主要有兩個原因：首先，傳

統(tǒng)的莫特絕緣體具有兩個特征能量標度，但是觀察到的金屬-絕緣體轉變只有一

個標度。其次，根據(jù)MIT團隊的報告，當一個摩爾元胞中包含一個電子時，材料

并不表現(xiàn)出絕緣態(tài)，而對于莫特絕緣體，通常情況恰好相反。這些現(xiàn)象與莫特

性質（Mottness）有著根本的不一致性。