四川
探索宇宙奥秘 · 理性思考
超导性是物理学界的圣杯。
如果能实现室温超导，能源传输将发生革命。
但电子是如何“抱团”无阻力流动的？
这个问题困扰了物理学家几十年。
2026年2月5日，一项发表在《Nature》上的研究带来了曙光。
德国维尔茨堡大学领导的团队，在莫尔材料中找到了关键线索。
他们揭示了非常规超导是如何从一种特殊状态中诞生的。
这项发现不仅解释了机制，还为设计新材料指明了方向。
要理解这项研究，先得看懂“莫尔材料”。
把两层原子级薄的石墨烯叠在一起。
稍微错开一点点角度。
就像两层纱窗叠在一起，会形成大的干涉图案。
这就是莫尔条纹。
在这个微观结构里，电子的命运被改写了。
原本自由奔跑的电子，突然变得步履蹒跚。
它们的移动速度变慢了。
这导致电子之间的相互作用力变得极强。
这被称为“强关联”状态。
在这种状态下，电子不再是个体，而是集体行动。
这会产生奇妙的量子现象。
比如相关绝缘体，比如磁性。
当然，还有最神秘的非常规超导。
以前的理论认为，超导是从普通金属变来的。
就像一群散漫的路人，突然手拉手跑了起来。
但这次的研究推翻了这个直觉。
研究人员利用扫描隧道显微镜，观察了魔角扭转三层石墨烯。
他们看到了惊人的细节。
超导性并非源于普通金属。
它直接诞生于一种“强关联”的绝缘态。
这是一种已经打破了对称性的状态。
更关键的是，研究人员捕捉到了“谷”自由度的螺旋序。
“谷”是电子在能带结构中的特定位置。
这些“谷”并不是乱序的。
它们呈现出一种螺旋状的排列。
这种特殊的序，似乎就是电子配对的“红娘”。
研究还观察到了多个能隙。
这些能隙随温度和磁场变化。
这直接证明了正常态与超导态的紧密联系。
简单说，电子还没开始超导流动前，就已经做好了准备。
把这项发现放到历史长河里看，意义非凡。
早在1911年，昂尼斯发现了超导。
后来的BCS理论解释了常规超导。
那是电子通过与晶格振动耦合而配对。
但1986年发现的铜氧化物高温超导，打破了这套规则。
那里的超导机制完全不同，被称为“非常规超导”。
几十年来，物理学家一直为此争论不休。
莫尔材料的出现，提供了一个完美的“量子模拟器”。
它的结构纯净，且易于调控。
我们可以像拧旋钮一样，调节电子间的相互作用。
这次在莫尔材料中发现的机制。
很可能就是理解所有非常规超导的通钥。
它告诉我们：强关联和对称性破缺是关键。
这让我们离解开高温超导之谜更近了一步。
在这个前沿领域，中国科学家的表现非常亮眼。
事实上，中国在莫尔材料超导研究中处于世界第一梯队。
国内拥有顶尖的材料制备能力。
这是进行这类精细实验的基石。
北京大学、清华大学、南京大学等高校团队屡有建树。
中国科学家在魔角石墨烯体系中，发现了许多新奇量子态。
比如分数量子反常霍尔效应。
这是凝聚态物理领域的“皇冠上的明珠”。
在莫尔超导的微观机制探索上，中国团队也不遑多让。
无论是输运测量还是理论计算，都有高水平工作发表。
这次德国团队的研究，是拼图的重要一块。
而中国科学家正在快速拼凑出更完整的图景。
我们在量子材料的制备和调控技术上，已经具备了很强的话语权。
未来，随着对机制理解的加深。
利用这些原理设计新型量子器件，中国有望占据先机。
这不仅关乎基础科学，更关乎未来的量子计算技术。
这场关于电子“配对”的探索，我们正在现场见证并参与其中。
Hyunjin Kim et al, Resolving intervalley gaps and many-body resonances in moiré superconductors, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-025-10067-1
Julius Maximilian University of Würzburg, "How superconductivity arises: New insights from moiré materials" (2026).
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