精確地將兩層石墨烯旋轉(zhuǎn) 1.1 度非常困難，但這個(gè)“魔角”帶來(lái)了非凡的影響。圖片來(lái)源：Olena Shmahalo/Quanta Magazine

來(lái)源 Quanta Magazine

撰文 David H. Freeman

翻譯 楊莉昕

審校 戚譯引

Pablo Jarillo-Herrero 正把他充沛的精力投入于晨跑中，他接連躲避著目瞪口呆的行人，逐漸消失在遠(yuǎn)處。他無(wú)疑還能跑得更快，只是他穿著運(yùn)動(dòng)外套、寬松的褲子和禮服鞋，而且麻省理工學(xué)院（MIT）內(nèi)的走廊縱橫交錯(cuò)、長(zhǎng)得出奇。擁擠的觀眾席正在等待他走上講臺(tái)。

Jarillo-Herrero 從不是一個(gè)懶散的人，而自從 2018 年 3 月的發(fā)現(xiàn)以來(lái)，他又前進(jìn)了幾大步。當(dāng)時(shí) Jarillo-Herrero 宣布，他在 MIT 的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的雙層石墨烯具備超導(dǎo)性質(zhì)——只需要把一層一個(gè)原子厚度的碳晶體覆蓋在另一層上，然后旋轉(zhuǎn)，使兩層微微偏移。

自從 2004 年發(fā)現(xiàn)完整的一層碳原子（即石墨烯）可以用透明膠從一塊石墨中提取出來(lái)，固體物理學(xué)界再也沒(méi)有迎來(lái)這么大的驚喜。石墨烯制備方法后來(lái)獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，而“魔角”也已經(jīng)引起了瘋狂的競(jìng)賽，凝聚態(tài)物質(zhì)物理學(xué)家忙著探索、解釋及拓展 MIT 的結(jié)果，幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功重復(fù)了實(shí)驗(yàn)。

石墨烯超導(dǎo)性能的發(fā)現(xiàn)為物理學(xué)家創(chuàng)造了意料之外的領(lǐng)域。它的應(yīng)用價(jià)值很明顯：它能為高溫超導(dǎo)研究指明方向，催生可能徹底改變電子器件的新型設(shè)備，甚至還有可能加快量子計(jì)算機(jī)的到來(lái)。但這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)較不明顯、卻可能更加重要的價(jià)值，就是它提供了一個(gè)探索奇異量子效應(yīng)的相對(duì)簡(jiǎn)單的平臺(tái)。“魔角這個(gè)研究平臺(tái)為研究新型物理學(xué)提供了非常豐富的資源，幾乎豐富得令人沮喪，”哥倫比亞大學(xué)（Columbia University）的物理學(xué)家 Cory Dean 說(shuō)道，他是最先重復(fù)研究結(jié)果的人之一。

同事們公開(kāi)猜測(cè)，Pablo Jarillo-Herrero 在旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯上的工作將獲得諾貝爾獎(jiǎng)。而 Jarillo-Herrero  說(shuō)：“我們?cè)囍谶@個(gè)實(shí)驗(yàn)室中大膽冒險(xiǎn)，而且我們有靈敏的嗅覺(jué)。這感覺(jué)很對(duì)。”圖片來(lái)源：Bryce Vickmark

這樣的發(fā)展趨勢(shì)讓 Jarillo-Herrero 不得不努力滿足火熱的“旋轉(zhuǎn)電子學(xué)”（twistronics）領(lǐng)域突然出現(xiàn)的需求。他說(shuō)：“很可能有超過(guò) 30 個(gè)團(tuán)隊(duì)在開(kāi)始研究它，三年內(nèi)就會(huì)達(dá)到一百個(gè)。這個(gè)領(lǐng)域確實(shí)在爆發(fā)?！睆姆椒矫婷鎭?lái)看，這似乎是真的。分享技術(shù)或發(fā)表講話的邀請(qǐng)雪片般飛來(lái)，哪怕把他的演講日程增加到三倍都無(wú)濟(jì)于事。甚至他的學(xué)生都在不斷拒絕演講邀請(qǐng)。在三月份的美國(guó)物理學(xué)會(huì)（American Physical Society）年度會(huì)議上，只有輪到他演講的時(shí)候才有人站著聽(tīng)，門(mén)外還擠了一群人，希望能聽(tīng)到些只言片語(yǔ)。

為了巧妙地獲取這驚人的發(fā)現(xiàn)，他的團(tuán)隊(duì)必須確定一個(gè)精準(zhǔn)且極難達(dá)到的“魔角”，幾乎剛好為 1.1 度。對(duì)于旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯，“魔角”一直讓人感興趣，但沒(méi)有人預(yù)料到它會(huì)那么有趣?！盎谖覀円阎娜ヮA(yù)測(cè)超導(dǎo)的性質(zhì)，這在過(guò)去是很瘋狂的。但科學(xué)的前進(jìn)并不發(fā)生在我們明白某些事的時(shí)候，而是發(fā)生在某些完全出乎意料的事情出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)中時(shí)，”新加坡國(guó)立大學(xué)（National University of Singapore）物理學(xué)家 Antonio Castro Neto 說(shuō)。

其實(shí) Castro Neto 本可以發(fā)現(xiàn)這一結(jié)果。2007 年他提出猜想，把兩層石墨烯用不對(duì)齊的方式壓在一起可能產(chǎn)生一些新的性質(zhì)。（他后來(lái)又猜想，石墨烯在一些特定條件下可能變成超導(dǎo)體?！拔揖褪菑奈窗褍蓚€(gè)想法放在一起，”他傷感地說(shuō)道。）

美國(guó)和歐洲的幾個(gè)團(tuán)隊(duì)很快開(kāi)始了對(duì)旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯性質(zhì)的研究。2011 年，得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校（University of Texas, Austin）的理論物理學(xué)家 Allan MacDonald 極力呼吁他的同事尋找石墨烯在一個(gè)特定的“魔角”下有趣的表現(xiàn)。像這個(gè)方向的其他理論物理學(xué)家一樣，MacDonald 一直專注研究?jī)蓪邮┑牟恢睾先绾萎a(chǎn)生角度依賴的摩爾條紋（moiré pattern）——這是一種相對(duì)巨大的周期網(wǎng)格，每個(gè)由雙層石墨烯的數(shù)千個(gè)晶格組成。其他人一直在與巨大的算法復(fù)雜度作斗爭(zhēng)，以確定在摩爾條紋的每個(gè)晶格中一個(gè)電子如何受到數(shù)千個(gè)原子的影響，而 MacDonald 突然想出一個(gè)簡(jiǎn)化的概念。

MacDonald 認(rèn)為，摩爾條紋中的晶格可能具備一種嚴(yán)格隨旋轉(zhuǎn)角度改變的性質(zhì)，或多或少地獨(dú)立于組成它的原子的細(xì)節(jié)。這種性質(zhì)非常關(guān)鍵——具體而言，它指的是晶格中的自由電子為穿過(guò)兩層石墨烯必須獲得或失去的能量值。這種能量差異經(jīng)常足以成為層間隧穿的障礙。但 MacDonald 通過(guò)計(jì)算得出，當(dāng)旋轉(zhuǎn)角從較大度數(shù)開(kāi)始縮小時(shí)，隧穿能量會(huì)減小，最終在 1.1 度時(shí)完全消失。

石墨烯的“魔法圖樣”：石墨烯是由單層碳原子構(gòu)成的扁平結(jié)構(gòu)，其中碳原子排成了蜂窩狀。如果將兩層石墨烯疊起來(lái)，然后將它微微旋轉(zhuǎn)，晶格就會(huì)自然構(gòu)成摩爾條紋。而當(dāng)兩層石墨烯之間的偏轉(zhuǎn)角度恰好是 1.1 度（誤差容許量?jī)H為一度的幾分之一），它就會(huì)表現(xiàn)出不同尋常的性質(zhì)，包括超導(dǎo)。

（左下）摩爾條紋體現(xiàn)了碳原子構(gòu)成的六邊形結(jié)構(gòu)。

圖片來(lái)源：Quanta Magazine

當(dāng)遂穿能量變小時(shí)，層中的電子會(huì)減速，并產(chǎn)生較強(qiáng)的相互作用。MacDonald 當(dāng)時(shí)還不清楚接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么。他猜測(cè)，或許高傳導(dǎo)性的石墨烯層會(huì)變成絕緣體，或者旋轉(zhuǎn)會(huì)使材料產(chǎn)生磁性?！拔艺娴臎](méi)有工具，無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)言在這種強(qiáng)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)中會(huì)發(fā)生什么，” MacDonald 說(shuō)道，“超導(dǎo)當(dāng)然是你最希望看到的，但我沒(méi)有勇氣預(yù)測(cè)它。”

MacDonald 的想法完全失敗了。當(dāng)他提交論文準(zhǔn)備發(fā)表時(shí)，審稿人抨擊他簡(jiǎn)化的假設(shè)是不合理的，他的論文被好幾家期刊拒絕，最終才被 Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）接收（DOI：10.1073/pnas.1108174108）。在論文見(jiàn)刊后，也幾乎沒(méi)有實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家繼續(xù)研究。Dean 說(shuō)：“我不確定我們能從中得到什么。它看起來(lái)像個(gè)猜測(cè)，所以我們拋開(kāi)了它?！?/span>

哈佛大學(xué)（Harvard University）物理學(xué)家 Philip Kim 可以算是實(shí)驗(yàn)旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯領(lǐng)域的“系主任”（Dean 和 Jarillo-Herrero 都在他的實(shí)驗(yàn)室做過(guò)博士后），他同樣在魔角的研究上慢了一步。他說(shuō)：“之前我認(rèn)為 Allan 的理論太簡(jiǎn)單了。就像其他實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家一樣，我以為不可能把角度控制得足夠精確。人們開(kāi)始忘記它。”實(shí)際上，Kim 說(shuō)他和這個(gè)領(lǐng)域的其他許多人正準(zhǔn)備放棄旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯，他們感覺(jué)其他新材料可能帶來(lái)更多激動(dòng)人心的機(jī)會(huì)。

但 Jarillo-Herrero 沒(méi)有放棄。在 MacDonald 的預(yù)測(cè)于 2011 年發(fā)表時(shí)，他已經(jīng)研究旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯一年了。即便他的同事曾嘗試告誡他停止這項(xiàng)研究，說(shuō)著很可能只是在浪費(fèi)時(shí)間，他仍然相信其中有值得研究的東西?！霸谶@個(gè)實(shí)驗(yàn)室中，我們?cè)囍竽懨半U(xiǎn)，我們有靈敏的嗅覺(jué)，”他說(shuō)，“而石墨烯感覺(jué)很對(duì)”。

他知道，自己面臨的挑戰(zhàn)是制造一個(gè)超純凈、高度均勻的雙層石墨烯，并讓兩層材料之間保持 1.1 度角。這是一個(gè)不自然的位置，因?yàn)槭颖憩F(xiàn)出很強(qiáng)的互相重合的趨勢(shì)。而且如果施加外力讓它處于偏移位置，超柔韌的石墨烯層就容易變形。

Jarillo-Herrero 的團(tuán)隊(duì)精心改進(jìn)制造過(guò)程的每個(gè)環(huán)節(jié)：從制造、清潔石墨烯層，到使它們排成正確的角度，再到按壓到位。為防止污染，測(cè)量必須在幾乎真空的環(huán)境下進(jìn)行。為了更好地觀察電子的強(qiáng)關(guān)聯(lián)行為，他們必須將材料冷卻至絕對(duì)零度以上的幾度范圍內(nèi)，才能得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果——在較高的溫度下，電子運(yùn)動(dòng)過(guò)于活躍，幾乎無(wú)法發(fā)生強(qiáng)的相互作用。

實(shí)驗(yàn)室制造了幾十個(gè)旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯“裝置”（研究者們這樣稱呼它們），但沒(méi)有一個(gè)顯示了電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)的重大證據(jù)。然后在 2014 年，他的一個(gè)學(xué)生帶來(lái)了一臺(tái)裝置，它在電場(chǎng)中會(huì)表現(xiàn)出明顯不像石墨烯的絕緣性質(zhì)。Jarillo-Herrero 只是把它擱置一旁，并繼續(xù)制造新的裝置。“我們的裝置很復(fù)雜。你可能會(huì)因?yàn)椴牧线吘壏刍蛘咂渌娜毕?，就得出奇怪的結(jié)果，這與物理學(xué)的新知識(shí)毫不相干，”他解釋道，“如果你看到一次某個(gè)有趣的事情，你不會(huì)注意。但如果你再次看到它，你就會(huì)開(kāi)始注意了。”

一個(gè)旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯“裝置”包含層疊的石墨烯（圖片中央的深色部分），與不同電極（圖中黃色部分）相連。通過(guò)改變電極之間的電壓，研究者可以控制雙層石墨烯的電學(xué)性質(zhì)。圖片來(lái)源：Jarillo-Herrero Lab

2017 年夏天，當(dāng)時(shí) 21 歲的博士生曹原（Yuan Cao）已經(jīng)在 MIT 研究生院度過(guò)了第三年，他帶來(lái)一臺(tái)新裝置，引起了 Jarillo-Herrero 的注意。就像過(guò)去的實(shí)驗(yàn)一樣，電場(chǎng)將旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣體；而這次，當(dāng)他們?cè)囍鰪?qiáng)電場(chǎng)時(shí)，裝置的性質(zhì)突然又改變了——它變成了超導(dǎo)體。

接下來(lái)，實(shí)驗(yàn)室花了六個(gè)月來(lái)重復(fù)結(jié)果，并進(jìn)行測(cè)量。工作在嚴(yán)格保密下進(jìn)行，這在高度公開(kāi)、合作氛圍強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯領(lǐng)域可是個(gè)重大突破。“我無(wú)法得知還有誰(shuí)可能接近了超導(dǎo)性質(zhì)，”Jarillo-Herrero 說(shuō)道，“在這個(gè)領(lǐng)域里我們一直共享想法和數(shù)據(jù)，但同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)也很激烈。”

2018 年 1 月，他準(zhǔn)備好論文后，給 Nature 的編輯打了電話，解釋了他的成果，想知道期刊是否同意一周內(nèi)完成審閱，并由此決定是否提交論文。（有位朋友告訴他，一篇影響深遠(yuǎn)的關(guān)于 CRISPR 的文章曾經(jīng)受到了這不一般的待遇。）Nature 同意了，論文快速通過(guò)了評(píng)審。

Jarillo-Herrero 給 MacDonald 發(fā)了一封正式出版前的通知郵件，而 MacDonald 此前甚至不知道他一直在堅(jiān)持不懈地追求魔角。“我無(wú)法相信，”MacDonald 說(shuō)道，“我的意思是難以相信我竟然發(fā)現(xiàn)了它?！倍?Dean 得知這件事是在 2018 年 3 月的一次會(huì)議上，和其他物理學(xué)家在一起，當(dāng)時(shí)論文差不多已經(jīng)發(fā)表在 Nature 上了?！敖Y(jié)果證明我大錯(cuò)特錯(cuò)，”Dean 說(shuō)。

物理學(xué)家為魔角旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯而激動(dòng)，不是因?yàn)樗赡艹蔀閷?shí)用的超導(dǎo)體，而是因?yàn)樗麄兿嘈潘梢躁U明超導(dǎo)本身的神秘性質(zhì)。一方面，這種材料的表現(xiàn)似乎像一種銅氧化物（cuprate），這是一種神奇的陶瓷，它可以在溫度高達(dá)約 140 開(kāi)爾文時(shí)出現(xiàn)超導(dǎo)性，這個(gè)溫度差不多處在絕對(duì)零度與室溫的中間。另一方面，在外部電場(chǎng)發(fā)生變化的時(shí)候，旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯的性質(zhì)會(huì)發(fā)生突然的改變，從導(dǎo)體變成絕緣體，再變成超導(dǎo)體，這表明自由電子的速度逐漸減慢，直至幾乎停止——這是由西班牙光子科學(xué)研究所（Institute of Photonic Sciences，ICFO）的物理學(xué)家 Dmitri Efetov 指出的。他說(shuō)：“當(dāng)電子停下來(lái)時(shí)，它們之間的相互作用全都變強(qiáng)了，然后它們可以配對(duì)形成超流體?！边@種流體一樣的電子狀態(tài)被認(rèn)為是所有超導(dǎo)體的核心特征。

對(duì)銅氧化物 30 年來(lái)的研究在闡釋這個(gè)現(xiàn)象方面沒(méi)什么進(jìn)展，主要是因?yàn)殂~氧化物是復(fù)雜的多元素晶體。“人們對(duì)這種材料了解得很少，”Efetov 說(shuō)。他還指出，為了讓銅氧化物具備超導(dǎo)性質(zhì)，需要在制造過(guò)程中精確地添加雜質(zhì)，以引入自由電子。而旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯只包含碳，要想加入自由電子，只需施加一個(gè)快速變化的電場(chǎng)?！叭绻心膫€(gè)系統(tǒng)能夠幫助我們理解強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子，那就是它了，”Jarillo-Herrero 說(shuō)，“我們無(wú)需制造不同的晶體，只要轉(zhuǎn)動(dòng)電壓旋鈕，或用壓片增加壓力，或者改變旋轉(zhuǎn)角度?！彼赋?，一個(gè)學(xué)生就能在一小時(shí)內(nèi)嘗試讓石墨烯中產(chǎn)生不同數(shù)量的自由電子，成本幾乎為零；相比之下，要造出差異極小的銅氧化物，可能要花上幾個(gè)月的時(shí)間和成千上萬(wàn)美元的成本，來(lái)測(cè)試材料的不同混合比例。

MacDonald 指出了魔角旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯的另一個(gè)與眾不同的性質(zhì)：在這樣的石墨烯中，少量的電子似乎能托舉較大的重量，大約每個(gè)電子可以抬起 10 萬(wàn)個(gè)碳原子。他說(shuō)：“人們從未預(yù)料到電子密度這么低的材料也能產(chǎn)生超導(dǎo)性，這個(gè)密度比我們見(jiàn)過(guò)的其他任何情況都至少低了一個(gè)量級(jí)?！闭撐念A(yù)出版網(wǎng)站 arxiv.org 上已經(jīng)冒出了上百篇文章，提出解釋魔角旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯性質(zhì)的理論。普林斯頓大學(xué)（Princeton University）理論物理學(xué)家 Andrei Bernevig 稱它為探索強(qiáng)關(guān)聯(lián)物理的“一個(gè)完美平臺(tái)”。

物理學(xué)家似乎很渴望在這一平臺(tái)上開(kāi)展研究。在位于巴黎附近的納米科學(xué)技術(shù)中心（Center for Nanoscience and Nanotechnology），物理學(xué)家 Rebeca Ribeiro-Palau 通過(guò)一個(gè)普通按鈕，實(shí)現(xiàn)了在導(dǎo)電性的兩個(gè)極限間的切換。此外，已經(jīng)有良好的證據(jù)表明旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯的磁性、熱學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)都可以像電性一樣有奇異的表現(xiàn)。“理論上，你可以在有無(wú)之間轉(zhuǎn)換它的任何性質(zhì)，”她說(shuō)道。而 MacDonald 指出，磁性通常由電子的自旋狀態(tài)產(chǎn)生，旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯處于某些絕緣態(tài)時(shí)似乎也會(huì)出現(xiàn)磁性，這種磁性卻完全來(lái)自于電子的軌道角動(dòng)量——這是一種僅存在于理論中、此前從未被觀察到的磁性。

既然 Jarillo-Herrero的 團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明魔角確實(shí)存在，物理學(xué)家正在嘗試將旋轉(zhuǎn)電子學(xué)的方法運(yùn)用到其他形狀的石墨烯中。Kim 的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)兩個(gè)雙層石墨烯的實(shí)驗(yàn)，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)性和關(guān)聯(lián)物理的證據(jù)。其他人在堆疊三層或更多層的石墨烯，希望能在其它魔角上或者完全對(duì)齊時(shí)實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)性質(zhì)。Bernevig 認(rèn)為隨著層數(shù)的增多，物理學(xué)家也許能使超導(dǎo)溫度隨之攀升。其它魔角可能也很重要。為了更容易實(shí)現(xiàn)魔角的增加，一些團(tuán)隊(duì)在嘗試把各層石墨烯擠壓得更緊密。MacDonald 認(rèn)為更豐富的物理學(xué)可能出現(xiàn)在更小的、更難以實(shí)現(xiàn)的魔角中。

與此同時(shí)，其他材料也在進(jìn)入旋轉(zhuǎn)電子的領(lǐng)域。半導(dǎo)體和過(guò)渡金屬也能被制成旋轉(zhuǎn)多層結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是關(guān)聯(lián)物理的優(yōu)良候選材料，或許比旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯還要好。Efetov 說(shuō)：“人們?cè)诳紤]數(shù)百種可以被這樣操作的材料，潘多拉的魔盒已經(jīng)打開(kāi)?！?/span>

Dean 和 Efetov 還在堅(jiān)持研究經(jīng)典旋轉(zhuǎn)電子學(xué)，希望通過(guò)在制造過(guò)程中減少褶皺來(lái)增強(qiáng)魔角旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯的關(guān)聯(lián)效應(yīng)。因?yàn)閮蓪硬牧现g沒(méi)有化學(xué)聯(lián)系可言，而且微微偏斜的層傾向于與另一層重合，所以迫使它們保持魔角會(huì)產(chǎn)生壓力，進(jìn)而造成亞顯微水平的山丘、山谷和彎道。這些位置的變形意味著裝置中可能有一些區(qū)域在魔角范圍內(nèi)，而其它部分則沒(méi)有。Dean 抱怨：“我試過(guò)固定石墨烯層的邊緣，但仍然會(huì)發(fā)生局部變化。現(xiàn)在我在努力尋找當(dāng)各層被擠壓在一起時(shí)最小化初始?jí)毫Φ姆椒ā?/span>”而 Efetov 最近已經(jīng)報(bào)告了這樣做的進(jìn)展，他的努力得到了回報(bào)——他在 3 開(kāi)爾文下實(shí)現(xiàn)了新的超導(dǎo)狀態(tài)，這個(gè)溫度大約是之前觀測(cè)的溫度的兩倍。

雖然 Jarillo-Herrero 一鳴驚人，引領(lǐng)了旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯領(lǐng)域，但他并沒(méi)就此止步，等著別人超過(guò)自己。他的實(shí)驗(yàn)室的主要研究方向仍然是嘗試誘導(dǎo)出旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯的更奇異的表現(xiàn)，這充分利用了他囤積的超導(dǎo)樣本的近一半，那是在長(zhǎng)期的嘗試和錯(cuò)誤中留下的。其他團(tuán)隊(duì)持有的裝置數(shù)量大約只有他們的十分之一甚至更少。假設(shè)制造并測(cè)試一臺(tái)裝置需要兩周，這便是巨大的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。Jarillo-Herrero 說(shuō)：“我們認(rèn)為，我們才剛剛開(kāi)始看到魔角石墨烯系統(tǒng)眾多奇妙狀態(tài)的冰山一角，有巨大的相空間可以探索。”但為了面面俱到，他也讓他的實(shí)驗(yàn)室在其他材料上探索旋轉(zhuǎn)電子學(xué)。

在易制作、性能佳的高溫超導(dǎo)體的競(jìng)賽中，賭注十分可觀。除了時(shí)常被提起的懸浮列車愿景，超導(dǎo)體還有望減少電力輸送中的能量損失，令經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)，同時(shí)大幅減少全世界的有害氣體排放。量子制造可能突然變得實(shí)用起來(lái)，或許會(huì)帶來(lái)量子計(jì)算機(jī)的興起。即便不利用它的超導(dǎo)性質(zhì)，普通的計(jì)算機(jī)和其他電子設(shè)備的性能也能得到巨大的提升，因?yàn)檎麄€(gè)復(fù)雜的電路理論上可以被建造在幾個(gè)純碳層上，而不再需要將十幾層甚至更多的經(jīng)過(guò)復(fù)雜蝕刻的材料壓在一起，這正是今天的芯片普遍使用的制造工藝?！澳憧梢詫⑿再|(zhì)大不相同的材料一個(gè)挨一個(gè)，整合到這些電路中，并通過(guò)局域電場(chǎng)改變它們，”Dean 說(shuō)，“我找不到詞匯來(lái)描述它的意義有多么深遠(yuǎn)。我得編點(diǎn)什么。或許是動(dòng)態(tài)材料工程？”

無(wú)論這樣的愿景最終會(huì)如何實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯領(lǐng)域的興奮感仍然在不斷累積?！坝行┤丝赡軙?huì)不好意思說(shuō)出來(lái)，但我不會(huì)，” Castro Neto 說(shuō)，“我得說(shuō)，如果這個(gè)領(lǐng)域持續(xù)以現(xiàn)在的方式前進(jìn)，肯定有人會(huì)因此獲得諾貝爾獎(jiǎng)?！?/span>

這樣說(shuō)可能為時(shí)尚早，但即便沒(méi)有它們，Jarillo-Herrero 也有不小的壓力。他承認(rèn)：“我的實(shí)驗(yàn)室的成果帶來(lái)了不切實(shí)際的期待，每個(gè)人似乎都認(rèn)為，我們每年都能產(chǎn)生一個(gè)重大突破?！彼f(shuō)，他肯定會(huì)堅(jiān)持下去，做出更重要的貢獻(xiàn)，但他預(yù)測(cè)無(wú)論下一個(gè)激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)是什么，它出自其他實(shí)驗(yàn)室的可能性和出自他實(shí)驗(yàn)室的可能性是一樣的?！拔乙呀?jīng)接受這個(gè)事實(shí)了，”他說(shuō)，“如果你是一個(gè)領(lǐng)域里唯一一個(gè)推動(dòng)它的人，那會(huì)很無(wú)聊。”