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研究人员观察到扭曲双层石墨苹果官网id注册首页烯的平移对称性被打破

纳米技术 2022-07-28 23:58:15

由Phys的Ingrid Fadelli创作

(同organic)有机 所附图像的顶部面板显示了团队的主要测量结果

底部面板总结了在上部面板中观察到的轨迹

蓝线对应于遵循传统顺序的陈省身绝缘体,而橙线对应于打破晶格平移对称性的新陈省身绝缘体

信用:皮尔斯等人

魔角扭曲双层石墨烯是一种由两片石墨烯叠放而成的材料,其中一片石墨烯以1

05度

这种材料被发现是研究物质不同相的一个非常有前途的平台,因为它将金属、超导、磁性和绝缘相结合在一个单晶中

众所周知,魔角扭曲双层石墨烯支持平坦能带,其拓扑性质可在特定条件下获得

最近的研究发现,强相互作用可以隔离这些拓扑带,使系统支持所谓的陈省身绝缘体基态

在陈氏绝缘体基态,大部分材料是绝缘的,但电子可以沿边缘传播而不散热

哈佛大学、麻省理工学院和日本国家材料科学研究所的研究人员最近开展了一项研究,旨在调查扭曲双层石墨烯中陈省身绝缘体的基态

他们发表在《自然物理学》上的论文提供了证据,证明在这种迷人的材料中存在一系列不可压缩的状态,这些状态具有不可预测的陈省身数

进行这项研究的研究人员之一安德鲁·皮尔斯(Andrew Pierce)告诉Phys:“虽然迄今为止报道的陈氏绝缘体遵循与自旋谷对称性破缺相对应的简单序列,但我们的论文报道了许多新的陈氏绝缘体,其中电子-电子相互作用破坏了晶格的平移对称性。”

(同organic)有机

皮尔斯和他的同事利用扫描单电子晶体管显微镜收集了一系列测量数据

这个仪器可以是一个极其灵敏的局部电荷检测器

该研究的合著者谢永龙说:“我们利用显微镜的空间分辨率来识别设备中最原始、无无序的区域,在这些区域中,我们观察到在电阻率测量中不可见的脆弱拓扑绝缘状态的特征。”

在他们的实验中,皮尔斯和他的同事揭示了一系列不可压缩的状态,在零磁场下观察到了意想不到的陈氏数

此外,他们发现其中八种状态的Chern数不能被魔角扭曲双层石墨烯中的能带顺序填充的理论所捕获

研究人员表明,这些异常相位的出现可能是翻译对称性破坏的结果

麻省理工学院物理学教授巴勃罗·贾里洛-赫雷罗、塞西尔和艾达·格林说:“人们意识到神奇角石墨烯中存在不寻常的平移对称破缺态,这扩展了该系统中相关和拓扑行为的种类。”

“事实上,这种平移对称破缺态在量子材料中无处不在,但它们可以在magic angle石墨烯中得到更详细的研究,这可能会导致对它们起源的更深入的基础理解,其教训可能会广泛适用于其他相关材料。”

" 未来,这组研究人员收集的发现可能会对研究魔角扭曲双层石墨烯中的陈氏绝缘体状态以及其他材料(如高温超导体)中的对称性破缺产生重要影响

总的来说,这项研究极大地扩展了魔角扭曲双层石墨烯的已知相图,并揭示了其中不同相关相之间紧密竞争的可能来源

哈佛大学物理学教授阿米尔·雅科比说:“未来研究的一个重要问题是,打破平移对称性是有利于还是不利于魔角扭曲双层石墨烯中的超导性。”

“我们的工作还提高了在魔角扭曲双层石墨烯中发现新的物质拓扑相的可能性,超出了本文报道的状态,特别是那些可能支持奇异类型准粒子的状态

"

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