過去，魔角石墨烯的研究是將單層與單層的石墨烯進行疊加，來進行新性質(zhì)的發(fā)現(xiàn)。后來，曹原等人將石墨烯的數(shù)量從兩層增加到三層，再之后Peter Rickhaus等人實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)扭曲的“雙雙層石墨烯”的結(jié)構(gòu)，也就是把兩個雙層石墨烯以某個角度疊加到一起。

魔角石墨烯的層數(shù)研究得越來越多，已經(jīng)成為了該領(lǐng)域的趨勢。

2022年9月29日，美國加州理工學院沃森應(yīng)用物理實驗室Stevan Nadj-Perge等人在Science發(fā)表最新成果，Promotion of superconductivity in magic-angle graphene multilayers，在多層魔角石墨烯中獲得了更高的超導性。

許多石墨烯超晶格結(jié)構(gòu)都實現(xiàn)了量子電子相位的豐富相圖，但到目前為止，堅固的超導性是扭曲雙層石墨烯（TBG）和扭曲三層石墨烯（TTG）所獨有的。值得注意的是，與TBG相比，TTG表現(xiàn)出更大的電場可調(diào)性，泡利極限破壞，以及更強耦合超導性。雖然這些觀察到的差異可以作為識別這些系統(tǒng)超導起源的線索，但識別真正通用特征的能力最終受到缺乏堅固的超導莫爾材料的限制，這表明進一步的進展在于發(fā)現(xiàn)其他莫爾超導系統(tǒng)。

作者證明，將扭曲的三層、四層和五層石墨烯制成的魔角器件放在單層二硒化鎢（WSe₂）上，表現(xiàn)出flavor極化和超導性。作者還觀察到在有限電位移場產(chǎn)生的三層和四層中的絕緣態(tài)。隨著層數(shù)的增加，超導性在增強的填充因子范圍內(nèi)出現(xiàn)，在五層中，它遠遠超出了每個莫爾單胞四個電子的填充。也就是說，隨著層數(shù)從三層增加到五層，扭曲石墨烯多層結(jié)構(gòu)中的超導性越來越占主導地位。

該結(jié)果強調(diào)了平帶和更分散帶之間的相互作用能夠擴展石墨烯莫爾超晶格中的超導區(qū)域。這種擴展有望解決與這些系統(tǒng)中配對機制的性質(zhì)相關(guān)的持續(xù)問題，并為開發(fā)新的石墨烯超導體及其應(yīng)用提供了指導。

圖1. 交替扭曲多層石墨烯中的超導和相關(guān)絕緣體

圖2. TTG、TQG和TPG（三層、四層和五層扭曲石墨烯）相圖和電場可調(diào)超導性

圖3. TTG、TQG和TPG中超導性、flavor對稱性破缺過渡和范霍夫奇點之間的相互作用

圖4. TPG中的超導擴展