魔幻角度現神秘震動！揭開超導體之謎的關鍵突破

科學家最新研發的量子顯微鏡，成功捕捉到扭轉石墨烯中電子與奇特原子震動的互動過程，其中更發現一種前所未見的「相位子」現象。這項突破性發現，可能解開材料在特定「魔幻角度」下出現超導性等神秘特性的關鍵謎團。

魏茨曼科學研究院團隊在《自然》期刊發表最新研究，展示他們開發的革命性儀器——低溫量子扭轉顯微鏡(QTM)。這項尖端技術首次讓科學家直接觀測到電子與石墨烯扭轉層中罕見原子震動（相位子）的互動作用，為理解超導性和奇異金屬性等現象提供全新視角。

材料的基礎特性取決於其基本粒子的行為。電子影響電阻，而原子晶格中的震動（聲子）則負責傳導熱量。當這兩者相互作用時，可能產生全新的物理現象。最令人著迷的現象之一，就是聲子協助電子形成配對，從而實現零電阻的超導狀態。

研究團隊兩年前開發的量子扭轉顯微鏡，原本只能在室溫下運作。如今升級為低溫版本後，竟意外發現它能以前所未有的精確度觀測聲子現象。新型QTM利用非彈性過程，透過調控兩層原子級薄材料間的電壓偏置和扭轉角度，精確控制電子穿隧時釋放的聲子能量與動量。

「我們不僅能測量聲子譜，還能定量分析電子與每個聲子模式的耦合強度。」研究主要作者柏克貝克博士強調：「這讓我們能個別觀察電子與每個震動模式的互動，為電子-聲子動力學研究開闢全新途徑。」

當研究團隊將這項技術應用於雙層扭轉石墨烯時，驚人地發現一種獨特的低能量震動——相位子。更令人振奮的是，當石墨烯層接近魔幻角度時，這種相位子與電子的耦合會顯著增強。這項從未被觀察到的現象，很可能就是解開該系統中奇異金屬行為和超導性之謎的關鍵。

另一位主要作者蕭傑文補充：「這項技術的應用遠不止於聲子研究，它還能探測到與穿隧電子耦合的任何激發態，為研究等離子體、磁振子、自旋子等其他集體模式開創嶄新可能性。」

「這項研究讓我們對未來的發現充滿期待。」共同主要作者因巴爾表示：「相信很快就會在量子材料基礎模式的理解上取得重大進展。」

隨著功能大幅擴充套件，量子扭轉顯微鏡將成為量子材料研究的變革性工具。它獨特的電子態與集體激發探測能力，將為量子計算、感測技術和未來量子電子裝置的發展鋪平道路。