麻省理工学院的物理学家们开发了一种新型石墨烯，创造了一个五车道的电子超级高速公路，允许电子超高效地移动而不会有能量损失。这一在菱面体双层石墨烯中的突破性进展，可能彻底改变低功耗电子设备的未来。

这项发表在《科学》杂志上的研究，是该团队过去一年在这种独特的石墨烯形式上取得的几项重要发现之一。这种新型电子高速公路通过零磁场下的量子反常霍尔效应运作，与传统材料不同，在传统材料中电子会散射并损失能量。

麻省理工学院物理系助理教授、《科学》论文的通讯作者龙巨表示：“这一发现对低功耗电子设备有直接影响，因为在电子传播过程中没有能量损失，而在常规材料中，电子会散射。”

这项工作背后的材料，被称为菱面体双层石墨烯，是两年前由龙巨领导的物理学家团队发现的。龙巨表示：“我们发现了一个金矿，每一铲都揭示了新的东西。”在这项工作中，团队报告了在不施加磁场的情况下创建超级高速公路的方法。

论文的共同第一作者、麻省理工学院物理系研究生汤行航表示：“我们不是第一个发现这一现象的，但我们在非常不同的系统中做到了这一点。与以前的系统相比，我们的系统更简单，并且还支持更多的电子通道。”龙巨解释说：“其他材料只能在材料边缘支持一条车道的交通。我们突然将其提升到了五条。”

研究人员在这项工作中添加了二硫化钨（WS2）层。龙巨说：“WS2和菱面体双层石墨烯之间的相互作用，产生了在零磁场下运作的五车道超级高速公路。”

这一发现与超导性现象类似，后者是在完全不同的材料中实现相同效果的完全不同的现象。龙巨指出，尽管超导体在20世纪10年代被发现，但研究者们花了大约100年时间才使系统在应用所需的更高温度下工作。“世界纪录仍然远低于室温，”他指出。

同样，菱面体石墨烯超级高速公路目前的工作温度约为2开尔文，或-456华氏度。“要提高温度需要付出很多努力，但作为物理学家，我们的工作是提供洞见；实现这一现象的不同方式，”龙巨说。

这些涉及菱面体石墨烯的发现是经过艰苦研究得来的，并不保证会成功。“我们尝试了很多配方，经过了很多个月，”汤行航说，“所以当我们将系统冷却到非常低的温度时，[在零磁场下运作的五车道超级高速公路]突然出现了，这非常令人兴奋。”

龙巨说：“在一个新系统中首次发现现象，尤其是在我们发现的材料中，这非常令人兴奋。”

参考资料：DOI： 10.1126/science.adk9749