當(dāng)具有相似晶格常數(shù)的兩個(gè)單層石墨烯垂直堆疊且略微未對準(zhǔn)時(shí)，則會(huì)呈現(xiàn)出周期性莫爾圖案，從而改變材料的電子態(tài)和相變，產(chǎn)生新穎的物理性質(zhì)。2018年3月，麻省理工學(xué)院Pablo Jarillo-Herrero課題組在~1.1°魔角扭曲的雙層石墨烯中發(fā)現(xiàn)新的電子態(tài)，可以簡單實(shí)現(xiàn)絕緣體到超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，打開了非常規(guī)超導(dǎo)體研究的大門。
這個(gè)全新的發(fā)現(xiàn)，把石墨烯推向了新的發(fā)展高度，研究結(jié)果以背靠背的方式在線發(fā)表于Nature，一時(shí)引起轟動(dòng)。自此以后，魔角石墨烯一發(fā)不可收拾，大有再次問鼎諾獎(jiǎng)之勢。
2020年5月，Pablo Jarillo-Herrero課題組剛剛在魔角石墨烯背靠背連發(fā)兩篇Nature（點(diǎn)擊閱讀：超燃！天才少年曹原今日再次連發(fā)2篇Nature，魔角石墨烯王者歸來！）。
今日，S. Ilani教授聯(lián)合Pablo Jarillo-Herrero課題組再次突破，和普林斯頓大學(xué)Ali Yazdani課題組同時(shí)在Nature發(fā)表文章，分別報(bào)道了魔角石墨烯在電子結(jié)構(gòu)和相變等領(lǐng)域的最新發(fā)現(xiàn)。
今日第一篇Nature中，以色列科學(xué)家S. Ilani與MIT科學(xué)家P. Jarillo-Herrero合作研究了魔角石墨烯的相變和狄拉克有關(guān)問題。他們通過對局部電子可壓縮性的測量，發(fā)現(xiàn)魔角扭曲雙層石墨烯（MATBG）的能帶在整數(shù)填充附近經(jīng)歷了劇烈的轉(zhuǎn)變，相關(guān)聯(lián)的相起源于具有非常規(guī)能帶序列的高能態(tài)。在遠(yuǎn)高于超導(dǎo)和絕緣態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度下，研究人員觀察到相變和類狄拉克電子特征。這項(xiàng)研究為魔角石墨烯的超導(dǎo)和絕緣態(tài)的轉(zhuǎn)變研究帶來了新的思路。
在第二篇Nature論文中，普林斯頓大學(xué)Ali Yazdani課題組報(bào)道了高分辨率掃描隧道顯微鏡觀測魔角扭曲雙層石墨烯的譜學(xué)性質(zhì)隨電子填充函數(shù)的級聯(lián)過渡。Ali Yazdani課題組在魔角石墨烯領(lǐng)域也不遑多讓，2019年7月，他們就曾在Nature報(bào)道過魔角石墨烯的譜學(xué)研究，今天的這項(xiàng)工作是在之前工作上的進(jìn)一步升級。
研究發(fā)現(xiàn)，在摩爾紋平帶的每個(gè)整數(shù)填充處，化學(xué)勢都有明顯變化，并且低能激發(fā)發(fā)生了重排。這些譜學(xué)特征是庫侖相互作用的直接結(jié)果，庫倫相互作用將簡并的平帶劃分為哈伯德子帶。這些相互作用對垂直磁場異常敏感，磁場可強(qiáng)烈地改變譜學(xué)躍遷。最終，研究表明，在低溫下，魔角扭曲雙層石墨烯中會(huì)出現(xiàn)各種絕緣和超導(dǎo)基態(tài)相。
總之，這兩項(xiàng)研究，都是對魔角石墨烯高溫超導(dǎo)的進(jìn)一步探索，為高溫超導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)提供了新的新的借鑒。
仔細(xì)看，兩篇論文標(biāo)題如出一轍。大佬們莫不是約好的吧：你研究電子態(tài)轉(zhuǎn)變，我研究相變，一起組團(tuán)發(fā)表咯~
參考文獻(xiàn)：
1. U. Zondiner et al. Cascade of phase transitions and Dirac revivals in magic-angle graphene. Nature 2020.
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2373-y
2. Dillon Wong et al. Cascade of electronic transitions in magic-angle twisted bilayer graphene. Nature 2020.
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2339-0
