Un supraconducteur ne fait généralement pas bon ménage avec un aimant : un champ intense détruit l'état dans lequel le courant circule sans résistance. Mais dans les couches minces de carbone, c'est différent. Une équipe de physiciens a pris du graphène à six couches — six plans atomiques empilés de manière rhomboédrique — et a découvert que le champ magnétique peut non pas éteindre, mais allumer la supraconductivité.

À champ nul, ce matériau présente déjà une supraconductivité inhabituelle — chirale. Ses paires d'électrons sont enroulées dans un sens, comme un escalier en colimaçon, et la résistance varie donc selon le sens du courant. Mais lorsque les chercheurs ont appliqué un champ d'environ 0.8 tesla — à peu près comme dans un appareil d'IRM — un second régime supraconducteur est apparu. Il persiste jusqu'à 1.6 tesla et se contrôle avec trois paramètres : le champ lui-même, la densité d'électrons et le décalage électrique entre les couches.

Les mesures ont montré que ce supraconducteur activé par le champ naît d'un état magnétique particulier — un demi-métal qui est aimanté dans le sens opposé à l'état initial. Ainsi, dans un seul morceau de graphène, on a obtenu un quatuor de phases supraconductrices : quatre combinaisons différentes de spin et de vallée (un indice quantique qui rappelle la saveur des électrons). Chacune peut être sélectionnée en modifiant les paramètres externes. Les auteurs relient cela à la compétition entre deux effets : le clivage spin-vallée (semblable au mécanisme des isolants topologiques) et l'interaction des moments magnétiques avec le champ.