在魔角石墨烯中發(fā)現(xiàn)多種量子相

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近日，美國普林斯頓大學Ali Yazdani研究小組探究了魔角石墨烯中多體波函數(shù)的量子結構。相關研究成果8月16日發(fā)表于《自然》。

該團隊使用高分辨率掃描隧道顯微鏡研究了MATBG中關聯(lián)相位的波函數(shù)，包括絕緣相、贗隙相和超導相在內的間隙相波函數(shù)，發(fā)現(xiàn)石墨烯原子晶格表現(xiàn)出明顯的破缺對稱模式，該模式具有超周期性且對摩爾尺度具有復雜的空間依賴。為了更好地理解這些量子相，研究人員引入一種基于對稱性的分析方法，使用一組復值局部序參數(shù)。這些參數(shù)能夠區(qū)分各種關聯(lián)相位，并顯示出復雜的結構。

研究人員比較了關聯(lián)絕緣體在電子填充時的量子結構與理論基態(tài)的預期結構。在典型的MATBG器件中，這些結構與提出的不相稱螺旋序非常匹配。而在超低應變樣品中，該研究的數(shù)據(jù)具有局部對稱性，如時間反演對稱谷間相干相位。此外，MATBG的超導狀態(tài)表現(xiàn)出很強的谷間相干特征，只能與其相敏測量的絕緣體區(qū)分開來。

據(jù)悉，電子之間的相互作用會生成具有新物質的多體量子相，其波函數(shù)能夠反映電子的關聯(lián)效應、對稱性破缺以及集體激發(fā)。在魔角扭曲雙層石墨烯中發(fā)現(xiàn)了多種量子相，包括關聯(lián)絕緣相、非常規(guī)超導相和磁拓撲相。然而，缺乏關于可能出現(xiàn)的對稱性破缺的微觀信息，阻礙了人們對這些相位的理解。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06226-x

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