两个或多个石墨烯层以较小扭转角堆叠会形成莫尔晶格，其周期性图案可改变电子运动方式，并可能诱发强关联态，包括超导性。

洛桑联邦理工学院（EPFL）、柏林自由大学及其他机构研究人员近日报告称，他们在一种“超莫尔晶格”体系中观测到强超导性。该体系为破缺对称性的扭曲三层石墨烯结构，由多个莫尔图案叠加形成。论文已发表于《自然物理》。

论文资深作者Mitali Banerjee在接受Phys.org采访时表示，团队最初并非计划制备具有两个不同扭转角的器件，而是希望获得两个扭转角相同的“魔角扭曲三层石墨烯”器件。但在测量过程中，学生Zekang Zhou注意到该器件的相图与魔角扭曲三层石墨烯存在根本差异。

研究团队记录到的信号显示出对电位移场的非对称性，即在相反方向施加跨层电场时，器件表现不同。研究人员进一步发现，这一效应会促使材料不同区域出现电阻态，并呈现多种状态与转变，从而推动团队对该系统开展更深入的探索。

低温电输运测量指向超导态

研究人员的主要目标之一，是确认在破缺镜像对称性的扭曲三层石墨烯系统中是否会出现强超导性。为此，团队在低温条件下开展电输运测量，并系统调节两项关键参数：载流子密度（通过栅极电压控制）与位移场（通过顶栅与背栅调节跨层电场）。这些测量用于绘制器件的完整相图。

在实验中，研究人员观察到电阻骤降至接近零的状态，符合超导转变的典型特征。为验证零电阻状态对应超导性，团队进一步进行了标准表征：温度依赖测量显示，随温度升高，零电阻态逐步被抑制；同时，器件呈现强非线性输运行为——当直流电流超过临界值后，系统由超导态转入正常态，且该临界电流会被垂直磁场抑制。

破缺对称性下的稳健超导与超莫尔晶格证据

研究人员指出，该器件由于层间两个扭转角不同而不保持镜像对称性，但仍表现出强超导性；同时，磁场对超导态的抑制呈现出独特方式。

为确认超莫尔晶格的存在，团队通过Brown-Zak振荡进行验证。Brown-Zak振荡是指电子在磁场中穿过材料并与重复晶格图案同步时，电阻出现规律性振荡的现象。研究人员观测到的振荡表明，电子受到更大周期结构的影响，从而支持石墨烯层形成超莫尔晶格的判断。

Banerjee表示，尽管存在对称性破缺，团队仍观察到具有明确临界温度与临界磁场的稳健超导区域，显示无镜像对称的扭曲三层石墨烯中超导性依然存在且可被调控。她同时提到，第一作者Zekang Zhou对器件进行了细致表征，并识别出多项独特特征。

对量子材料设计的启示与后续方向

过去十余年，扭曲石墨烯及相关扭曲材料体系被视为研究与实现多种量子相的重要平台。研究人员认为，本次结果表明，在扭曲多层系统中，不同莫尔晶格之间的干涉可构成新的自由度，或有助于理解莫尔晶格中已知量子相，并在此基础上设计与实现新的量子态。

研究团队计划进一步研究莫尔准晶与超莫尔晶格共存的系统，尤其是厘清在多维参数空间中稳定超莫尔晶格的精确条件。同时，他们还将探讨该体系中超导性的微观起源。Banerjee指出，该系统表现出类似“扭曲双层石墨烯（TBG）与受超莫尔势调制的单层石墨烯”的行为，但其中TBG部分远离魔角；在此条件下为何仍能观察到稳健超导性，仍是关键未解问题。