近日，加州理工学院研究人员成功制备了三层、四层和五层魔角扭转石墨烯器件，并在其中发现了自旋能谷对称性破缺和超导电性。研究人员在所有三种样品中观测到了稳定的超导现象，并且随着层数的增加，超导相逐渐占据了更大的相图空间，这项结果突出了平带和色散带之间的相互作用在石墨烯莫尔超晶格中扩展超导区域中的作用。研究成果“Promotion of superconductivity in magic-angle graphene multilayers”于2022年9月29日发表在科学顶刊《Science》。

图：多层魔角扭转石墨烯

文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn8585

该论文第一作者张怡然，是致远学院2018届（首届致远荣誉计划）物理学方向毕业生，目前在加州理工学院攻读博士学位。他在本次研究中主要负责多层魔角石墨烯样品的制备，极低温强磁场量子输运测量，数据分析以及论文撰写。该研究首次在多层魔角石墨烯中的超导观测极大地拓展了石墨烯的强关联现象，其中的超导电性与对称破缺相的紧密联系为日后非常规超导的实验与理论发展奠定了坚实的基础。

高中时，张怡然就决心要考入顶尖高校，高考后他如愿以偿被上海交通大学录取，怀着对物理学研究的初心，坚定地选择了致远学院。在致远浓郁的科研氛围中，他的科研种子开始萌芽。

致远学院鼓励本科生科研，张怡然在大二就加入上海交大物理与天文学院刘荧与史志文老师的实验室，从事二维材料相关研究。大二和大三暑期，他又申请加入加州理工学院叶乃裳教授实验室进行暑期科研。海内外顶尖实验室的锻炼开拓了他的科研视野，科研大师们亲历亲为的耐心指导为他树立了全面的科研观。张怡然说：“我很庆幸自己当初选择了致远，在这个环境中每个人都在追逐自己真正想要的未来，我能够沉下心去寻找自己的兴趣。”

张怡然在本科期间取得了多项荣誉，其中包括上海市优秀毕业生，致远杰出学生奖学金，凯原励志奖学金等。他以优秀的表现从致远学院毕业并顺利拿到加州理工学院的博士录取通知。博士期间他主要从事实验凝聚态物理的研究，专注于扭转魔角石墨烯以及本征石墨烯中强关联和超导的量子输运测量。他在石墨烯强关联体系中实现了稳定并且提升超导电性，并在Nature，Science，Nature Physics等期刊上发表了高水平论文八篇，其中一作论文三篇。

从高中时萌生了成为科学家的志向，到如今真正踏入科研道路，张怡然并不觉得科研之苦，相反他认为科研是一个寻找有趣事物的过程，在这个过程中发掘的惊喜甚至比原有的目标更有意思，这也是科研最吸引人的地方。