在超导材料中，成对的电子就像驶入拥挤公路上的专用车道，能够避开常规交通，以零摩擦的方式穿越材料。然而，正如专用车道的通行效率受多种因素影响，电子对的流动性也取决于多个条件，其中关键之一是电子对在材料中的密度。这一特性被称为
“超流劲度”
，即衡量电子对传输电流的难易程度，是评估超导性的重要指标。
在一项新发表于《自然》杂志的研究中，一个物理学家团队首次直接测量了
“魔角”石墨烯
的超流劲度。研究结果表明，该材料的超导性主要取决于量子几何，也就是材料内部可能存在的量子态的“形状”。这一发现挑战了传统的超导理论，为理解二维超导材料提供了新的视角。
魔角的奇妙共振
石墨烯是一种神奇的材料，它由
单层碳原子
构成，碳原子以精确的六边形晶格排列。这种看似简单的结构赋予了
石墨烯卓越的物理特性，包括超高的强度、优异的耐久性，以及出色的导电性和导热性。
2018年，物理学家发现，当两层石墨烯以特定的角度
（约1.05°）
堆叠时，形成的扭曲结构，即所谓的
“魔角扭曲双层石墨烯”
（MATBG）
，展现出
非常规超导性
。
MATBG之所以备受关注，部分原因在于它与高温超导体表现出重要的相似性。此外，相较于其他超导材料，MATBG更易于研究，不仅制造工艺相对简单，其电子密度也可通过外部手段轻松调节。然而，其超导性背后的物理机制仍未被完全揭示。测量 MATBG 的超流劲度，将为理解其超导机制提供关键线索，有助于推动非常规超导理论的发展。
目前，科学家可以通过
微波共振器
测量超导材料的超流劲度。微波共振器是一种具有特定共振频率的设备，在该频率下，电信号以微波频率振荡。当超导材料被放入其中时，它会改变共振器的共振频率，特别是其
“动电感”
，而这一改变量可直接与材料的超流劲度相关联。
然而，迄今为止，这种测量方法仅适用于大尺寸、较厚的超导材料。对于像MATBG这样仅有原子级厚度的材料，科学家需要一种全新的测量方法。
捕获超导信号
在MATBG中测量超流劲度的挑战之一，是如何确保这种极其精细的材料能够无缝连接到微波共振器表面。换言之，实现这一点的关键在于两种材料之间的理想无损接触，即超导接触。否则，传输的微波信号可能会被削弱，甚至直接反射，而无法进入目标材料。
此次研究团队长期致力于开发精准连接二维材料的技术，以推动未来量子计算设备中新型量子比特的设计。在这项研究中，他们成功地将一个微小的MATBG样本无缝连接到
铝制微波共振器
的末端。
铝是超导量子计算研究中常见的材料，例如，许多量子比特的读出系统依赖铝制共振器。因此，研究人员设想：为何不将共振器的主体用铝制造，并在其末端添加一小部分MATBG？事实证明，这是一个行之有效的方案。
具体而言，他们首先利用传统方法组装MATBG，并将其夹在两层六方氮化硼
（hBN）
绝缘层之间，以维持MATBG的原子结构和电子特性。随后，研究人员采用精细蚀刻技术，使其边缘如同精密切割的蛋糕层一般整齐，以确保MATBG与共振器的无损接触。
接着，他们在新暴露的MATBG表面沉积一层铝
（与共振器材料相同）
，形成可靠的金属接触，并连接铝引线。最终，MATBG的铝引线被连接至更大的铝微波共振器。研究人员通过共振器传输微波信号，并测量共振频率的变化，从而推断出MATBG的动电感。
然而，当他们将测得的电感转换为超流劲度后，发现其数值远超传统超导理论的预测。具体而言，
MATBG的超流劲度比传统理论预测值高出十倍
，同时，其温度依赖性与量子几何理论的预期高度一致。研究人员认为，这一异常现象是一个“确凿的证据”，表明量子几何在调控这种二维材料的超流劲度方面发挥了关键作用。
这是科学家首次在二维材料中直接测量超流劲度。研究人员表示，所发展的实验方法未来可用于测量其他二维超导材料。二维超导体家族仍有许多成员尚待探索，而这项研究，仅仅是一个开端。
