MIT驚人發現：鉛筆芯石墨竟藏磁超導體

美國麻省理工學院(MIT)的科學家發現了一種奇特的新材料：兼具超導體與磁鐵雙重特性的「手性超導體」。這項突破性研究刊登於《自然》期刊，顛覆了學界百年來認為「超導體與磁性互斥」的傳統認知。

最令人驚訝的是，這種神奇材料竟來自日常隨處可見的鉛筆芯原料——石墨。研究團隊發現，當石墨中的石墨烯層以特殊菱形堆疊方式排列時，在接近絕對零度(-273°C)的極低溫下會展現前所未有的電子特性。

研究主持人、MIT物理系助理教授Long Ju表示：「教科書都說超導體排斥磁場，但我們首次直接觀測到具有內稟磁性的超導體，這完全顛覆人們對超導現象的認知。」團隊透過精密實驗證實，這種材料能在兩種超導態之間切換，就像磁鐵的南北極翻轉。

關鍵在於石墨烯的特殊結構。當4-5層石墨烯以菱形堆疊時，電子會產生「谷極化」現象——所有電子自旋方向一致，形成具有淨磁矩的「手性超導態」。這種量子效應讓電子對如同微型磁鐵，集體產生磁性。

參與研究的博士生Tonghang Han解釋：「就像所有電子對同時順時針或逆時針旋轉，這在傳統超導體中是不可能發生的。我們認為這是首例由電子軌道運動產生的磁性超導體。」

這項發現不僅具有基礎物理學意義，更可能推動量子計算發展。MIT物理系教授Liang Fu指出：「如此簡單的材料竟能展現如此奇特的量子現象，未來菱形石墨烯的超導研究必將帶來更多驚喜。」

研究團隊包含來自美國佛羅裡達州立大學、瑞士巴塞爾大學及日本物質材料研究所的國際合作者，部分研究經費由美國能源部與MathWorks獎學金支援，並使用MIT.nano研究設施完成。