很多人第一次聽說超導,都知道一句話。
溫度夠低,電阻歸零。
電子就像突然開了外掛,在材料里面一路狂飆,沒有任何能量損耗。
但還有另一條幾乎寫進教材里的規律。
磁場,是超導最大的敵人。
因為超導本質上,是電子兩兩配對組成所謂的"庫珀對"。而磁場最擅長干的事情,就是把這種配對拆散。
所以幾十年來,幾乎所有超導材料都有一個共同特點。
磁場越強,超導越弱。
再強一點。
超導直接消失。
結果,《Nature》最新發表的一項研究,卻把這條規律狠狠干碎了。
MIT團隊發現,在一種只有幾層原子厚的石墨烯里,不僅同時出現了四種不同的超導狀態,其中有三種居然能頂著超強磁場繼續存在。
更離譜的是,其中一種超導甚至出現了反常現象。
磁場不是把它殺死,而是在幫它變強。
這已經不是"有點特別"。
這是在告訴物理學家:
我們可能還沒有真正理解超導到底是什么。
別看石墨烯已經火了二十多年。
很多人覺得它已經被研究透了。
實際上,它現在越來越像一個藏寶箱。
只要換一種疊法,就會冒出新的物理現象。
普通石墨,其實就是一層層石墨烯堆起來的。
如果把它不斷剝開,最終就能得到只有一個原子厚度的石墨烯。
而MIT這次研究的,不是普通石墨烯。
他們尋找的是一種天然存在于石墨里的特殊結構。
五層石墨烯。
每一層都比上一層稍微錯開一點。
像一段樓梯。
![]()
這種排列方式叫做菱方五層石墨烯(Rhombohedral Pentalayer Graphene)
過去幾年,它已經不斷制造驚喜。
科學家在這里發現過手性超導。
發現過分數量子電荷。
現在,它又送來一個更大的。
研究人員原本只是想做一件很普通的事情。
以前,他們一直在給石墨烯"加電子"。
看看什么時候會進入超導狀態。
這次,他們反過來。
開始一點一點把電子抽走。
結果,當電子密度降到幾個特殊位置以后。
儀器突然顯示。
新的超導狀態開始出現。
不是一種。
而是四種。
更奇怪的是。
不同狀態,對磁場的反應完全不同。
一般來說,只要磁場夠強,電子配對就會被打散。
超導自然結束。
但是這里。
三種超導一直堅持到了約9特斯拉。
什么概念?
地球磁場大約只有50微特斯拉左右。
9特斯拉,相當于地球磁場的十八萬倍。
對于普通超導來說,這種磁場早就足夠宣判死刑。
但這里沒有。
它們繼續保持超導。
真正讓研究人員愣住的,還不是這一點。
他們后來調整了磁場方向。
之前磁場一直平行于石墨烯表面。
后來改成垂直方向。
接下來發生的事情,完全超出了經驗。
其中一種超導不僅沒有減弱。
反而開始增強。
超導轉變溫度提高了。
能夠承載的電流增加了。
整個超導狀態,比沒有磁場的時候還穩定。
MIT物理學家Long Ju直接說:
從基礎物理角度來看,磁場不僅沒有殺死超導,反而增強超導,這是非常奇異的事情。
簡單說。
別人家的超導遇到磁場。
像蠟燭遇到風。
這里的超導遇到磁場。
更像火遇到氧氣。
越吹越旺。
為什么會這樣?
現在沒人知道。
不過研究團隊提出了一個大膽猜測。
傳統超導里。
兩個電子配對的時候,自旋方向正好相反。
一個向上。
一個向下。
磁場一來。
兩個方向都被拉偏。
配對自然散了。
但這里可能完全不同。
電子也許不是反著配。
而是同方向排列。
這樣磁場作用以后。
兩個人一起轉。
反而不會分開。
當然。
目前只是猜測。
真正機制,還需要更多實驗。
為什么這項工作會讓這么多人興奮?
因為它再次說明了一件事情。
今天很多最神奇的新物理。
并不是來自越來越復雜的材料。
反而來自越來越普通的材料。
石墨。
就是鉛筆芯里的石墨。
碳。
就是燒烤會留下來的碳。
元素一點沒變。
化學組成一點沒變。
只是原子排列方式稍微調整了一下。
整個電子世界就徹底變了。
以前沒人想到。
后來發現可以超導。
后來又發現可以出現分數量子霍爾效應。
現在。
居然還能同時容納四種不同超導狀態。
甚至讓磁場幫助超導增強。
這說明。
材料真正重要的,不一定是"是什么元素"。
更重要的是。
這些原子,到底是怎么站隊的。
過去幾十年,科學家一直在尋找新的超導材料。
希望有一天實現室溫超導。
因為只要成功。
電網、磁懸浮、高場磁體、量子計算、可控核聚變……
幾乎整個現代工業都會發生改變。
而這項研究雖然距離室溫超導還非常遙遠。
實驗溫度仍然只有幾十毫開爾文。
距離現實應用差著十萬八千里。
但它帶來的意義,并不只是多發現一種超導材料。
更重要的是。
它告訴人們。
超導世界,可能遠比教材寫得復雜。
那些我們一直認為"絕對正確"的規律。
也許只是我們目前見到的大多數情況。
當材料進入新的量子結構以后。
電子可能會重新制定自己的游戲規則。
而石墨烯,這塊已經被研究了二十多年的"老材料",仍然不斷冒出新的驚喜。
它像是在提醒所有物理學家。
真正復雜的,從來不是元素,而是量子世界里那些我們還沒有看懂的排列方式。
(參考:Junseok Seo et al, Family of magnetic field-boosted superconductors in rhombohedral graphene,
Nature
(2026).
DOI: 10.1038/s41586-026-10815-x)
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.