石墨烯是碳原子组成的蜂巢状晶体，厚度只有单个原子，是一种二维材料。单层

的石墨烯在超低温下具有超导电性。如果将两层石墨烯扭转成一定角度，会发

生什么呢？

2018年三四月份，MIT科学家Pablo Jarillo-Herrero带领的团队发现，如果将双层石墨烯扭转成特定角度——被称为“魔角”石墨烯——材料表现为莫特绝缘体

（Mott insulator）。然后向这种绝缘体施加微弱的电场，也就是掺杂电子，双

层石墨烯就会表现出非常规超导性，类似于高温超导铜氧化物。（该发现在凝

聚态物理学引起了不小的轰动，读者可进一步阅读《石墨烯研究的意外发现，

是否能解开高温超导之谜》）

在扭转双层石墨烯中的旋转效应：a. 当双层石墨烯被扭曲时，上层薄片被旋转

使得无法与下层薄片对齐，从而让元胞得到扩展（红色）。b. 对于小角度的旋转，就会出现所谓的“摩尔纹”，其中局部堆叠的排列呈周期性变化。

将一层石墨烯扭转一定角度放在另一层石墨烯上，两层蜂巢结构彼此抵消而出

现摩尔纹。MIT团队通过向双层石墨烯中注入电子，得到了新的物相，这可以通

过研究摩尔纹上额外掺杂的电子来理解。通过增加电子密度，MIT团队观察到，

如果一个摩尔元胞中包含2到3个电子时，材料表现为绝缘态。他们认为这是莫

特绝缘体的例子。

我们怀疑扭转双层石墨烯并没有形成莫特绝缘体的主要有两个原因：首先，传

统的莫特绝缘体具有两个特征能量标度，但是观察到的金属-绝缘体转变只有一

个标度。其次，根据MIT团队的报告，当一个摩尔元胞中包含一个电子时，材料

并不表现出绝缘态，而对于莫特绝缘体，通常情况恰好相反。这些现象与莫特

性质（Mottness）有着根本的不一致性。