第一作者：Youngjoon Choi, Hyunjin Kim
通訊作者：Stevan Nadj-Perge
通訊作者單位：加州理工學院
魔角扭曲雙層石墨烯（MATBG）體系展示了一系列由于較強的電子-電子相互作用導致的相關性現象，這種相互作用導致Fermi面對于單位moiré晶胞中填充±1，±2，±3個電子的過程非常敏感。
雖然一些晶相表現出不為0的Chern數，許多晶相中的局部微觀性質、拓撲學性質還沒有得到很好的理解。
有鑒于此，加州理工學院Stevan Nadj-Perge等報道了利用掃描隧道顯微技術，實現了在固定磁場中繪制MATBG的拓撲相。
圖1. 組裝在單層WSe2和h-BN之間的雙層魔角石墨烯及其測試表征
通過測試不同靜電摻雜與磁場條件中，Fermi能級附近的局域態密度變化，構建了Landau扇形圖，能夠直觀的在各種相中的Chern數值。作者發現在固定的磁場中，通過整數電子填充形成了六個拓撲相，來自于對稱性破缺導致的一系列影響。此類拓撲相只有在魔角附近的較小角度區間內才能夠形成，而且和電中性條件產生的Landau能級不同。
而且，在較低的磁場中，電中性Landau光譜就能夠產生顯著變化，表現出電子-空穴上的不對稱現象，導致在零級朗道能級中產生較大的能級分裂（3~5 meV）。
總之，本文結果展示了電子之間的強相互作用對MATBG能帶結構的影響，通過強相關作用產生與之相關聯的拓撲相。
圖2. LDOS對角度和磁場的依賴性
雖然魔角石墨烯超導距離其發現（2018年）僅僅過去了2年多，其還是以迅雷不及掩耳之勢獲得廣泛關注，僅僅過去2年（2020年），就先后斬獲巴克利獎和沃爾夫獎。
從新材料的王者-石墨烯衍生出來的一個新領域，可能代表一種潛在的新型可能普適性超導機制。此外，由于其能夠很好的進行電、磁調控，其在量子材料、電子器件、甚至是電池領又吸引了一大批研究者的關注。
期待石墨烯和其他二維材料在超導之路上越走越遠！
參考文獻：
Choi, Y., Kim, H., Peng, Y. et al. Correlation-driven topological phases in magic-angle twisted bilayer graphene. Nature (2021).
DOI: 10.1038/s41586-020-03159-7
https://www.nature.com/articles/s41586-020-03159-7
