研究人员经过施加电压将石墨烯薄片变成绝缘体或超导体
苏黎世联邦理工学院的研讨人员现已成功地将特别预备的石墨烯薄片经过施加电压变成绝缘体或超导体。这项技能乃至能够在部分发挥作用，这意味着在同一个石墨烯薄片上，能够一起完成彻底不同的物理特性。
现代电子元件的出产需求具有十分不同性质的资料。例如，有隔离器，它不导电，而超导体能够无损耗地运送电流。为了取得一个部件的特定功用，一般需求将几种这样的资料衔接在一起。这一般是不容易的，特别是在处理当今广泛运用的纳米结构时。
由Klaus Ensslin和Thomas Ihn领导的苏黎世联邦理工学院固态物理实验室的一个研讨小组现在现已成功地使一种资料替换表现为绝缘体或超导体，乃至在同一资料的不同方位一起表现为绝缘体和超导体，只需施加电压即可。他们效果现已宣布在科学杂志《天然-纳米技能》上。这项作业得到了国家科研才能中心QSIT（量子科学与技能）的支撑。
恩斯林和他的搭档们运用的资料有一个有点负担的姓名："魔角歪曲的双层石墨烯"。事实上，这个姓名隐藏着适当简略和众所周知的东西，即碳，但是以一种特别的方法歪曲。这种资料的起点是石墨烯片，这是只要一个原子厚的碳层。研讨人员将这些层中的两层放在互相的顶部，使它们的晶轴不平行，而是构成一个正好为1.06度的 "奇特视点"。"这适当扎手，而且还需求在出产过程中精确操控片状物的温度。因而，它常常犯错，但是，在百分之二十的测验中，它是有用的，石墨烯片的原子晶格会发生所谓的摩尔纹图画，其间资料的电子行为与一般石墨烯不同。
在魔角石墨烯薄片的顶部，研讨人员附加了几个额定的电极，他们能够用这些电极对资料施加电压。当他们把一切东西冷却到肯定零度以上的几百分之一时，一些特殊的工作发生了。依据所施加的电压，石墨烯薄片以两种彻底相反的方法表现出来：要么作为超导体，要么作为绝缘体。这种可切换的超导性已于2018年在美国麻省理工学院（MIT）得到证明。即便在今日，全世界也只要少量几个小组能够出产这种样品。
恩斯林和他的搭档们现在又向前迈进了一步。经过对各个电极施加不同的电压，他们把魔角石墨烯在一个当地变成了绝缘体，但在一边的几百纳米处却变成了超导体。研讨人员首要企图完成一个约瑟夫森结，在这种结中，两个超导体被一个薄如蝉翼的绝缘层离隔。这样一来，电流就不能直接在两个超导体之间活动，而是要经过绝缘体进行量子力学地道。这反过来又导致触摸的电导率以一种特有的方法随电流改变，这取决于运用的是直流电仍是交流电。
ETH的研讨人员经过运用施加在三个电极上的不同电压，成功地在石墨烯薄片内部发生了一个以奇特视点歪曲的约瑟夫森结，而且还测量了其特性。一个风趣的方面是，在电极的协助下，石墨烯片不只能够变成绝缘体和超导体，还能够变成磁体或所谓的拓扑绝缘体，其间电流只能沿着资料的边际向一个方向活动。这能够被利用来在一个设备中完成不同品种的量子比特。
