几层石墨烯制成的晶体比单层原始石墨烯更具吸引力。一种制造方法是将新堆叠的每一层沿侧面移动单位晶胞宽度的三分之一。这种所谓的ABC堆叠每三层重复一次，形成类似菱面体的图案。四年前在菱面体石墨烯中发现了超导性。现在麻省理工学院的龙驹及其合作者在该材料中发现了两种新的超导态。每种状态都兼具手性和磁性，这种特性组合在超导体中此前从未见过。结果表明，研究人员可能更接近所谓的拓扑超导性，这是一种电子态，可能在未来不易出错的量子计算机中发挥作用。未参与该研究的加州大学圣巴巴拉分校物理学家安德里亚·杨表示：“菱面体石墨烯可能是已发现的拓扑超导体的最佳候选材料。”
对菱面体石墨烯的兴趣源于其能带形状。单层石墨烯的导带和价带在某一点急剧相交，而ABC堆叠使这些点分裂并使能带变平。占据平坦能带的电子无论动量如何都具有相同的低能量。这些缓慢移动的电子之间的相互作用，相对比占据半导体特征的尖锐能带的电子之间的相互作用更强。在菱面体石墨烯中，平坦能带、晶体对称性和电子占据规则的结合，创造出一个起伏的、依赖自旋的态势，各种集体电子现象可能在此出现。实验人员有两种主要方法来引导该态势中的电子。首先，他们可以向晶体中注入额外电子，提高密度并将电子推到更高能量位置。其次，研究人员可以在晶体上施加电压，升高并平坦化该态势本身。
龙驹及其合作者采用了这种双管齐下的方法，此前他们和其他人已借此在菱面体石墨烯中发现了超导性、铁磁性和分数量子反常霍尔效应。该团队制作了4层和5层的菱面体石墨烯样本，并配备了电极。他们测量了电阻，发现在外加电场和注入电子密度的参数空间中，有三个不同区域的电阻消失了。这些区域被团队标记为SC1、SC2和SC3，在之前菱面体石墨烯超导性研究中未被识别。
为探索这些新的超导态，研究人员聚焦于每个区域中电子的配对类型。电子对由总自旋S和轨道角动量L表征。由于一个电子对由两个自旋1/2的费米子组成，S的值为0或1。并且因为电子对的波函数是反对称的，L的值取决于S：如果S = 0，L必须是偶数；如果S = 1，L必须是奇数。特别有趣的组合是S = 1且L = 1，因为该状态将具有手性。这里的手性与镜面对称（如左手和右手结构）无关，而是涉及时间反演对称性：当时间变量反向运行时，轨道角动量的方向会改变符号。
为确定这三个超导态中的S和L值，龙驹及其合作者进行了一系列测试。施加0.1特斯拉（T）的适度垂直磁场就足以破坏SC3，这表明该超导态中的电子对具有反平行（S = 0）配对，且其耦合基于传统的巴丁 – 库珀 – 施里弗模型。但SC1和SC2在超过0.6 T的磁场下仍能存在。此外，SC1和SC2在很大程度上也不受面内磁场的影..
无法直接测量L，但研究人员发现了有力证据表明SC1和SC2中的L不为零。其一，他们观察到当外加磁场在 – 0.1和 + 0.1 T之间来回扫描时，样本电阻出现磁滞现象。这种磁滞表明SC1和SC2状态存在铁磁性。此外，相邻金属态的电阻在0 T时表现出霍尔效应，即反常霍尔效应。铁磁性和反常霍尔效应都是具有非零轨道动量的电子的表现。
SC1和SC2具有磁性和手性这一事实表明，电子之间的耦合可能与更传统的超导体不同。实际上，如果耦合使配对电子彼此足够接近，它们可能形成拓扑超导态。拓扑超导性的标志将是马约拉纳模式，即预测存在于这些材料边缘的稳健集体拓扑态。然而，配对电子可能过于接近，在这种情况下它们无法形成拓扑态。通过纵向电阻对垂直磁场的依赖性，龙驹及其合作者可以推断SC1和SC2中电子对的大小。龙驹表示，在两者中，SC1比SC2更不可能是拓扑态，但两者都不在“过于接近”的限制范围内。
即使SC1和SC2最终都不是拓扑态，它们仍然是独特的。龙驹说：“SC1和SC2在现象学上与所有其他超导体不同，考虑到超导性的悠久历史，这是一件了不起的事情。”