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石墨烯因其優異的電學、機械和熱學性能，自發現以來便備受學術界和工業界的關注。經過20多年的研究與發展，石墨烯仍然是人們關注的明星材料。

特別是進入2025年5月以來，Nature、Science已連續報道了3篇石墨烯材料的研究進展，今天小豐帶你一起了解下都有哪些新成果吧~

Science 石墨烯中兩個電子相干碰撞，為量子信息處理提供新突破！

2025年5月1日，期刊Science報道研究人員設計并制備了一種基于石墨烯的Mach-Zehnder干涉儀，通過動態電子激發實現了電子之間的相干碰撞。這一研究突破了傳統材料中的局限，成功演示了兩電子在光束分離器處的相干碰撞，并利用HOM干涉現象揭示了電子波函數的不可區分部分和可區分部分之間的互補性。

研究人員通過精確控制電壓脈沖和時間延遲，能夠同步生成單個電子波包并實現其干涉操作。此項技術利用石墨烯的優異性質，使得即使在2K的溫度和1 mV的電壓下，電子的量子干涉現象依然保持良好，展示了石墨烯在量子信息處理中的巨大潛力。

此外，該團隊通過對碰撞后的噪聲進行測量，揭示了電子碰撞過程中不同物理現象的干涉效應，特別是在電子-空穴對的干涉中觀察到的Aharonov-Bohm振蕩，成功展示了量子態斷層掃描的結果，進一步證明了石墨烯在飛行量子比特技術中的應用前景。

這一進展不僅為電子量子光學提供了新的實驗平臺，也為未來基于石墨烯的量子計算設備設計提供了理論依據和技術支持。

文獻名稱：Electron collision in a two-path graphene interferometer

Nature 自旋-軌道耦合雙層石墨烯中的轉角可編程超導性

在近晶格匹配的范德華材料中，層間相對轉角對于莫爾平帶相關的涌現現象至關重要。然而，角度旋轉控制的概念并不局限于電子直接感受轉角依賴周期勢的莫爾超晶格。實際上，這種調控手段還能用于誘導可編程的對稱性破缺擾動，從而實現目標關聯態的穩定。

2025年5月7日，期刊Nature報道研究人員通過實驗證明了在二硒化鎢（WSe2）近鄰效應作用下的伯納爾雙層石墨烯（BLG）中，超導性與其他關聯序的"無莫爾"轉角調控。兩材料間的精確對準可系統調控誘導伊辛自旋-軌道耦合（SOC）的強度，從而深刻改變體系相圖。隨著伊辛SOC增強，超導相變在更高位移場下發生，且臨界溫度最高可達0.5K。

在主超導穹頂內的強伊辛SOC區域，發現了一種不尋常的相變，其特征是三角彎曲費米口袋間空穴的向列性重分布，并且增強了對面內磁場的恢復力。理論分析表明這種超導行為與對稱性破缺費米口袋間的帶間相互作用主導機制相符。此外，還確定了兩個額外的超導區域，其中一個源自谷間相干正常態，其泡利極限違反比超過40，在所有已知超導體中是最高的。

這項研究發現不僅深化了對超潔凈石墨烯超導體的理解，更凸顯了"無莫爾"轉角工程在各類范德華異質結中的廣泛應用潛力。

文獻名稱：Twist-programmable superconductivity in spin–orbit-coupled bilayer graphene.

Nature 自旋-軌道耦合三層石墨烯中的超導性與自旋傾斜

石墨烯和過渡金屬硫族化合物（TMD）平帶體系顯示出相似的相圖，均包含磁性和超導相。一個長期存在的問題是：磁序究竟是與超導性競爭，還是促進了電子配對？例如，最近對Bernal雙層石墨烯的研究表明，在增強的自旋-軌道耦合作用下，超導態的相干區域和臨界溫度Tc顯著提升，但其微觀機制尚不明確。

2025年5月7日，期刊Nature報道研究人員通過襯底鄰近效應在菱面體堆疊三層石墨烯（Rhombohedral trilayer graphene, RTG）中引入SOC，在電子型和空穴型摻雜區間均觀測到新的超導相區，其最高臨界溫度（Tc≈300mK）達到六方氮化硼封裝RTG體系的三倍。

借助局域磁測量技術，發現超導相存在于兩個磁性態的相變邊界：一側是具有面內磁矩分量的自旋傾斜態，另一側則是完全自旋-能谷鎖定的狀態。這一相變在Hartree-Fock計算中得到重現，其驅動力源于自旋-軌道耦合與載流子密度調控的Hund相互作用之間的競爭。實驗表明，自旋-軌道耦合對超導性的增強機制源于自旋傾斜角的定量改變，而非基態對稱性的轉變。

該結果與近期提出的超導增強機制相吻合，該理論認為自旋傾斜序的漲落對電子配對相互作用具有促進作用。 

文獻名稱：Superconductivity and spin canting in spin-orbit-coupled trilayer graphene.

2024年10月，Science曾發表了一篇以題為“Graphene, beyond lab benches”的評述論文，文章聚焦石墨烯這一前沿材料在實驗室之外的應用現狀及未來發展方向。

文章中提到，當前石墨烯的潛在應用已轉向那些能夠容忍結構缺陷但仍能受益于石墨烯衍生物強度和輕質特性的領域，如復合材料、涂層和增強材料。2024及以后，石墨烯的研究與商業化成果主要集中在如下幾個方向：

• 石墨烯衍生物的可規模化生產

• 可控厚度的石墨烯衍生物自支撐薄膜，在傳統材料上直接生長石墨烯薄膜

• 電池，混凝土，超級電容器，阻燃材料，電磁屏蔽，

• 氣體傳感器，可穿戴電子設備，光電探測器，光學調制器，太赫茲波探測器

• 治療用途，航空航天結構組件，與硅兼容的互補金屬氧化物半導體技術

  
  

作者認為，有關石墨烯的應用學術界和工業界的需求之間仍存在較大差距，需要更緊密的合作來縮小這一差距。

先豐納米自成立以來一直在科研和工業兩個方面為客戶提供完善服務，經過15年的發展，先豐納米石墨烯系列產品已經接近50余種，包括石墨烯、氧化石墨烯、功能化石墨烯的粉體、漿料以及薄膜等產品，具有年產50噸石墨烯粉體和1000噸石墨烯漿料產品的生產線，可完全滿足學術界和工業應用的需求，歡迎廣大客戶溝通交流~

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單層石墨烯粉末物理法

形態：黑色粉末

直徑：0.5~5 μm

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電阻率 (?.cm): ≦0.30

XF002-2

單層氧化石墨烯粉末

片徑：0.5~5 μm

厚度：0.8-1.2 nm

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②可定做不同尺寸、不同基底的石墨烯膜。

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