1911年荷兰物理学家卡麦林·昂尼斯发现超导体以来，“超导性与磁性互斥”一直是凝聚态物理的基本认知——超导体内部会排斥磁场，而磁性材料的磁场会破坏超导态。但2025年5月，麻省理工学院副教授巨龙团队的研究颠覆了这一延续百年的认知：他们在五层菱面体堆叠石墨烯中，观测到一种同时具备磁性（轨道磁性）、手性和超导性的新量子态。这一成果登上《Nature》封面，为量子材料研究打开全新视角。
与需要精确旋转角度的“魔角石墨烯”不同，五层菱面体石墨烯是天然石墨中的存在形式，结构简单、均匀性好，电子平带特性显著。这种“平平无奇”的体系，却成为巨龙团队的“科研宝藏”——2023年，他们首次在五层石墨烯与六方氮化硼的摩尔超晶格中观测到分数量子反常霍尔效应（零磁场下的量子霍尔效应）；2024年，为探究该效应的机理，团队故意增大石墨烯与氮化硼的转角以弱化摩尔效应，却意外发现：量子反常霍尔效应消失了，取而代之的是超导性。
更反常识的是，当团队施加磁场测量电阻时，观测到独特的磁滞回线特征：磁场正反调节时，材料先保持零电阻超导态，电阻短暂飙升后又回到超导态，且这一现象在超导转变温度以上仍存在。“这是此前任何超导体都没有的特征。”巨龙说，传统超导体中，电子分布在两个相反的“谷”（动量状态），轨道磁矩相互抵消，因此不会出现磁性；而五层石墨烯中，电子全部集中在一个“谷”，沿同一方向旋转（即“手性”），配对后的电子对具有非零动量和轨道角动量，如同电流环产生轨道磁矩——这正是磁性的来源，也解释了磁滞回线的成因。
这一发现的“偶然”中藏着“必然”。巨龙的研究思路从一开始就避开主流：当学界聚焦“魔角石墨烯”（需要精确旋转的复杂体系）时，他选择研究少有人关注的晶体石墨烯。“物理学的本质不是体系的复杂性，而是在最简单的体系里发现最奇妙的现象。”他说，晶体石墨烯的简单结构使其电子平带更稳定，且可通过电场调节——这些特性是魔角石墨烯不具备的。
研究过程充满挑战。2022年，巨龙面临设备短缺：为做电学测量，他需借用稀释制冷机却屡屡碰壁，甚至被劝“不要闯入别人的舒适区”。最终他凑钱买下50万美元的稀释制冷机，2023年安装后，团队仅用一年就先后发现分数量子反常霍尔效应和手性超导态。“当研究生韩同航说‘似乎看到了分数量子反常霍尔效应’时，我隔了几秒才反应过来——那是改变研究方向的瞬间。”巨龙回忆，此后团队“早上讨论下午实验，下午讨论晚上实验”，节奏快得不知疲倦。
这一发现的意义远超现象本身。五层石墨烯的高可调性、均匀性，使其成为研究拓扑超导的理想体系——拓扑超导是量子计算的核心候选材料，因其Majorana零能模可实现容错量子计算。“我们下一步将验证这种超导是否为拓扑超导，若成功，将为量子计算提供更稳定的载体。”巨龙表示，科学的跳跃式发展往往来自“不走寻常路”：“跟随主流是稳妥的，但拥挤的路上难有新发现；挑战现有认知，哪怕风险大，也可能打开全新的科研领域。”
作为凝聚态物理学家，巨龙的研究从未停止。从分数量子反常霍尔效应到手性超导态，他在简单的石墨烯体系中不断发现“反常识”的量子现象——这些发现，不仅改写了超导研究的基本认知，也为量子材料的未来应用埋下伏笔。
