超导魔角石墨烯中陈绝缘体的通用序列

来自 ICFO、普林斯顿和 NIMS 的科学家们发现了一系列对称破坏的陈绝缘体，这些绝缘体是由魔角石墨烯的强相关性引起的。该研究已发表在《自然物理学》上。

陈绝缘体是一种二维绝缘体，它会自发地破坏时间反转对称性并承载导电手性边缘状态。过去十年对陈绝缘体的研究加深了对凝聚态物质的理解，并可能导致低功耗电子产品的发展。魔角扭曲双层石墨烯(MATBG) 最近已成为探索强相关性、超导性、磁性和能带拓扑的丰富平台。

在最近发表在《自然物理学》上的一项研究中，由 ICFO 教授 Dmitri Efetov 和普林斯顿同事(Jonah Herzog-Arbeitman、Zhida Song 和 B. Andrei Bernevig)和国家材料科学研究所(Kenji Watanabe 和 Takashi Taniguchi)报告了在魔角石墨烯平带内对称性破缺的陈绝缘体的完整序列。

与通常在磁化拓扑绝缘体中实现的传统陈绝缘体相比，新发现的仅由非磁性碳原子组成的魔角石墨烯中的陈绝缘体源​​于强相关性引起的对称破坏。在他们的实验中，他们使用磁传输技术来测量纵向电阻和霍尔电阻。他们设法观察到具有量子化霍尔电导 C = ±1、±2、±3、±4 的神奇序列的陈绝缘体，它们相应地从莫尔晶胞的整数填充 = ±3、±2、±1、0 中成核。陈数和填充因子的神奇序列和对应关系表明，这些状态是由电子相互作用直接驱动的，这些相互作用特别打破了系统中的时间反转对称性。

此外，他们研究了尚未探索的魔角双层石墨烯的高能色散带中的量子磁振荡。在磁场中，能谱显示出丰富的水平交叉序列，这些交叉序列直接来自于独特的类似 Rashba 的色散带。对朗道平面交叉口的进一步分析使研究人员能够提供对 Bistritzer-MacDonald MATBG 哈密顿量的参数 w0 和 w1 的约束。

该研究提供了对 MATBG 中对称破坏的复杂性质的直接见解，并允许对其电子相的拟议微观场景进行定量测试。ICFO 研究员、该研究的第一作者 Ipsita Das 说：“当我们第一次看到这些新拓扑状态的丰富性时，我们感到非常震惊。”

前 ICFO 博士后和该研究的合著者卢晓波博士说：“对超导魔角石墨烯中非平凡拓扑结构的观察令人兴奋。魔角双层石墨烯中强相关性、超导性和陈绝缘相的整合可能会导致新的未来的研究方向。”

ICFO 的 Dmitri Efetov 教授说：“这些成就标志着理解扭曲双层石墨烯惊人特性的下一步，现在将拓扑添加为其定义特征之一。”

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