石墨烯可作为绝缘体使用的理论依据

麻省理工学院和哈佛大学的研讨人员又有了新发现，石墨烯能够经过调节变为绝缘体或超导体。曩昔研讨者们经过将石墨烯与其他超导资料结合的办法组成石墨烯超导体，这种结构使得石墨烯具备一定的超导特性。但是最新的研讨标明，石墨烯靠自己也能够实现超导，证明单纯的碳基资料自身也具有超导性。

研讨人员经过创建两个石墨烯薄片堆叠在一起的“超晶格”结构来实现这一性质。石墨烯薄片不是完全重合叠加，而是在一个特定的角度（研讨人员称其为“魔角”），也便是旋转1.1度（如上图右侧所示）。这样就形成了精确的莫尔结构，这种结构能够使石墨烯薄片之间的电子产生强相互作用。在其他任何办法的堆叠结构中，石墨烯都很少与相邻的电子产生相互作用。

石墨烯自从面世以来，便是研讨界重视的目标，石墨烯神奇的作用，为人类做出了很多的奉献。石墨烯的研讨开发，对于人类的未来至关重要。

研讨人员发现，当以这个“魔角”旋转时，两片石墨烯不导电，相似于莫特绝缘体。当研讨人员施加电压，向石墨烯超晶格增加少数电子时，就会发现在一定水平上，电子突破了初始绝缘状态，形成电流，而且没有电阻，就像超导体相同。“现在我们能够使用石墨烯作为研讨超常规超导的新平台，” 研讨人员说。人们也能够想象出从石墨烯中制造出一种超导晶体管，这种晶体管能够由开关操控其从超导到绝缘体的变化。这为量子设备提供了许多可能性。”

研讨人员从之前的结论中得到这样一个想法：假如他们能把电子增加到这些相似莫特绝缘体的超晶格中，就像用氧掺杂莫特绝缘体使它们变成超导体相同，石墨烯会反过来呈现超导性质吗？为了找出答案，他们将一个小的触发电压施加到“魔角石墨烯超晶格”，向其间加入少数的电子。成果单个电子与石墨烯中的其他电子结合在一起，而且能够活动。过程中，研讨人员持续丈量资料的电阻，却发现当他们增加一定量的少数电子时，电流就像超导体相同不损耗能量。

更重要的是，研讨人员能够在同一个设备中经过调整石墨烯使其变成绝缘体或超导体，或是这之间的任何相位。这与之前其他的办法形成鲜明的比照，以前科学家们需要制备和操作成百上千个单独的晶格，每一个晶格只能在一个电子相位中运行。

也便是说研讨人员能够经过研讨石墨烯这一种资料就能够获取绝缘体、超导体以及中间任何相位的物理信息。而现在其他任何资料都还不具备这种性质。