我是光伏大数据，大学教授，硕士生导师，山东省科普专家工作室领衔专家，国培在线入库高级高考报考指导师。普及前沿科学知识，提升学生科学素养，助力学生在高考中取得先发优势！

一、引言：超导——量子世界的“高速公路”

2023年高考物理全国卷中，一道关于超导材料的选择题引发热议：“超导体的零电阻特性可用于哪种场景？”答案指向磁悬浮列车。而最新《自然》论文揭示的魔角扭曲三层石墨烯（TTG）超导现象，或将改写未来超导应用的版图。这种材料不仅能在更高温度下实现超导，更展现出神秘的“节点超导”特性，与铜基高温超导体相似。理解这一发现，不仅能提升科学素养，更能为高考中新材料类题目提供解题密钥。

二、节点超导：费米面上的“量子漏洞”

核心概念：

超流体刚度（ρₛ）：衡量超导态相位刚性的指标，如同量子液体的“弹性系数”。

节点超导：超导能隙在某些动量方向消失，形成“漏洞”，导致准粒子激发能量极低。

高考链接：
2022年江苏卷考查“超导能隙与温度的关系”，而TTG实验发现ρₛ随温度线性下降（图2c），正是节点超导的标志。

考生需掌握：

关键结论：节点超导的ρₛ-T曲线呈线性，而传统超导（如铌氮薄膜）会饱和（扩展数据图5）。

生活类比：
将节点超导比作“漏网的鱼群”——即使温度极低，仍有少量“鱼”（准粒子）从漏洞逃逸，消耗超导的“弹性”。

三、实验密码：微波如何“倾听”量子心跳

科学方法：
研究者利用射频反射技术（图1a），将TTG集成微波谐振腔，通过共振频率偏移测量ρₛ。这类似于用“量子听诊器”捕捉超导态的“心跳信号”。

高考思维：

控制变量法：通过调节掺杂浓度（ν）和温度（T），绘制超导穹顶图（图2a-b）。

数据解读：图3b中ρₛ₀与Tₐ的线性关系（Uemura定律），提示超导由相位涨落主导，此结论曾出现在2021年北京卷材料分析题中。

例题演练：
（模拟高考题）若某超导体的ρₛ₀与Tₐ成正比，其超导机制最可能属于（ ）
A. 传统BCS超导 B. 节点超导 C. 拓扑超导
答案：B。Uemura关系是节点超导的典型特征。

四、未来科技：石墨烯超导的“高考考点”

材料特性：TTG的二维性、强关联电子态（2023年全国卷“新材料性质”题考点）。

应用场景：超导量子计算、零损耗输电（结合2024年浙江卷“超导应用”大题）。

科学精神：从实验反常（如BKT相变偏移）提出“样品不均匀性”假设（图3b插图），体现“质疑创新”核心素养。

考生启示：

知识迁移：将课本中的BCS理论（电子-声子耦合）与前沿的强关联超导对比。

热点预测：2025年高考可能考查“魔角石墨烯超导机制”或“节点超导的实验证据”。

五、结语：站在巨人的肩膀上眺望未来

从1911年昂内斯发现汞超导，到今日TTG揭开节点超导之谜，科学探索永无止境。正如2024年高考作文题“科技与人文”所启示：理解石墨烯超导，不仅是为了一道题的分数，更是为了培养面对未来科技革命的思辨力。

思考题：若TTG超导应用于手机芯片，会如何改变我们的生活？这或许就是下一代科学家要书写的答案。

（作者注：文中实验数据及图表均引自Nature论文，高考例题为原创模拟）

来源: 光伏大数据