相互作用驅(qū)動(dòng)的自發(fā)對(duì)稱破壞是物質(zhì)許多量子相的核心。在moiré系統(tǒng)中，平坦帶中破缺的旋轉(zhuǎn)/山谷“favour’”對(duì)稱構(gòu)成了父態(tài)，相關(guān)基態(tài)和拓?fù)浠鶓B(tài)，最終由此產(chǎn)生。然而，這種有利于對(duì)稱破缺的微觀機(jī)制及其與低溫相的聯(lián)系尚不清楚。在這里，該文同時(shí)進(jìn)行熱力學(xué)和輸運(yùn)測(cè)量，研究了魔角扭曲雙層石墨烯（MATBG）的破缺對(duì)稱多體基態(tài)及其非平凡拓?fù)?。直接觀察到了摩爾對(duì)稱性破缺是moiré超晶格所有整數(shù)填充物上化學(xué)勢(shì)的釘扎固定引起的，這證明了Flavour Hund耦合在多體基態(tài)中的重要性。打破時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱破缺的情況下，基本平面帶的拓?fù)湫再|(zhì)得以體現(xiàn)，分別在1、2、3處測(cè)量了Chern數(shù)為3,2,1的Chern絕緣子態(tài)對(duì)應(yīng)的能隙，這與MATBG的Hofstadter 蝴蝶光譜的味對(duì)稱破損是一致的。此外，電阻率和化學(xué)勢(shì)的同步測(cè)量提供了奇異金屬狀態(tài)下MATBG 隨溫度變化的電荷擴(kuò)散率——以前只有在超冷原子中才發(fā)現(xiàn)過(guò)該數(shù)量。該研究結(jié)果使人們更趨近于一個(gè)統(tǒng)一的框架，以了解具有或不具有磁場(chǎng)的MATBG拓?fù)鋷е械南嗷プ饔谩?br />
Fig. 1 化學(xué)勢(shì)測(cè)量的器件結(jié)構(gòu)及演示。
Fig. 2 MATBG的化學(xué)勢(shì)與溫度和面內(nèi)磁場(chǎng)的關(guān)系。
Fig. 3 垂直磁場(chǎng)中MATBG的相關(guān)Chern間隙的探測(cè)。
Fig. 4 奇異金屬狀態(tài)下MATBG的電阻率、電子壓縮系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)。
相關(guān)研究成果由美國(guó)麻省理工學(xué)院的曹原(通訊兼第一作者)和Pablo Jarillo-Herrero等研究者，發(fā)表在Nature（https://doi.org/10.1038/s41586-021-03366-w）上。原文：Flavour Hund’s coupling, Chern gaps and charge diffusivity in moiré graphene。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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