在魔角石墨烯中發現多種量子相

(資料圖片僅供參考)

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的量子結構。相關研究成果8月16日發表于《自然》。

該團隊使用高分辨率掃描隧道顯微鏡研究了MATBG中關聯相位的波函數，包括絕緣相、贗隙相和超導相在內的間隙相波函數，發現石墨烯原子晶格表現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。這些參數能夠區分各種關聯相位，并顯示出復雜的結構。

研究人員比較了關聯絕緣體在電子填充時的量子結構與理論基態的預期結構。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，該研究的數據具有局部對稱性，如時間反演對稱谷間相干相位。此外，MATBG的超導狀態表現出很強的谷間相干特征，只能與其相敏測量的絕緣體區分開來。

據悉，電子之間的相互作用會生成具有新物質的多體量子相，其波函數能夠反映電子的關聯效應、對稱性破缺以及集體激發。在魔角扭曲雙層石墨烯中發現了多種量子相，包括關聯絕緣相、非常規超導相和磁拓撲相。然而，缺乏關于可能出現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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