石墨烯是最接近超导的材料

石墨烯展现出超导特性，科学家在实验中观察到其电阻随温度降低而急剧下降。室温下石墨烯电阻约为3000欧姆，冷却至4开尔文时电阻可降至接近零。石墨烯独特的二维结构允许电子自由移动，减少散射。实验室中，石墨烯薄膜在强磁场下表现出量子霍尔效应，这是超导材料的典型特征。石墨烯与某些金属结合后，超导转变温度可提高至30开尔文以上。

石墨烯的超导性能源于其独特的电子能带结构。单层石墨烯中，电子和空穴的能带在狄拉克点相交，形成线性色散关系。这种结构使石墨烯在特定条件下表现出库珀对形成。实验数据显示，石墨烯在掺杂后可进入超导态，临界电流密度达到每平方厘米1000安培。石墨烯的这种特性使其在量子计算和能源传输领域具有广阔应用前景。