石墨烯，Nature Physics！

平带莫尔石墨烯体系是研究关联物质相的重要平台。尽管已有多种由相互作用驱动的基态被提出，并且实验研究广泛开展，但在区分不同相，特别是在电荷中性点附近的相方面，仍缺乏直接证据。

有鉴于此， 魏茨曼科学研究所Matan Bocarsly, Indranil Roy, Vishal Bhardwaj，Eli Zeldov 等在“ Nature Physics ”期刊上发表了题为“ Coulomb interactions and migrating Dirac cones imaged by local quantum oscillations in twisted graphene ”的最新论文。在本研究中，团队利用纳米级扫描超导量子干涉装置（SQUID）成像交替扭转三层石墨烯中的局部热力学量子振荡，从而探测态密度的精细特征及库仑相互作用的影响。研究发现，在高载流子密度条件下，由已占据电子态引起的充电自能对物理特性起着最关键的作用。

在导带平带半填充时，作者观察到铁磁驱动的对称性破缺，表明这种机制在一系列相变中最为稳固。在电荷中性附近，由于交换能相较于充电自能占主导地位，作者发现体系处于一种向理论上受异质应变影响而更稳定的向列半金属基态。在这一半金属相中，平带狄拉克锥向迷你布里渊区中心迁移，自发打破了三重旋转对称性。作者提出的低磁场局部量子振荡技术可用于探索多种强关联范德华体系的基态特性。

● 实验首次探测到交替扭转三层石墨烯（tTLG）中的量子振荡，揭示了平带（FB）部分的能带结构和库仑相互作用的细节。通过扫描超导量子干涉装置（SQUID）成像，研究人员能够在低磁场下检测到狄拉克部分的量子振荡，并探讨了库仑相互作用对平带的影响。

● 实验通过自洽Hartree计算，揭示了库仑排斥作用对平带色散的显著重整化，并且发现了在半填充导带平带时，自发的味道对称性破缺，提示 Stoner 极化的对称性破缺相是 MATBG 中关联绝缘态的母相。通过这一计算，研究表明，CNP 处的基态由交换相互作用驱动的向列半金属（NSM），并且该相自发打破了三重旋转对称性（C3C_3）。

● 实验还发现，tTLG 中的 CNP 基态是一个交换相互作用驱动的无能隙向列半金属（NSM），与之前的理论预期不同，尤其在异质应变作用下，这一相更为稳定。该发现对解决 MATBG CNP 处无法观测到能隙的长期谜题具有重要意义。

● 实验表明，tTLG 系统的低能量量子振荡技术为探究强关联范德华系统的基态提供了新的实验平台，可以帮助研究人员进一步探讨类似材料中强关联物理和相变的本质。

一般来说，Hartree–Fock（HF）分析发现，KIVC态或谷霍尔态相对于无能隙的向列半金属（NSM）态更为有利。然而，即使是微小的异质应变也会驱动相变，从而稳定NSM态。一般来说，扭曲系统，特别是交替扭转三层石墨烯（tTLG），已经证明具有显著的应变，扫描隧道显微镜（STM）测量显示，角度错配往往会松弛为镜像对称配置。作者在CNP处发现NSM基态与这些考虑一致，也与大多数实验结果一致，这些实验未发现CNP处存在能隙。

略偏离魔角的石墨烯体系，通常在电子关联效应较弱的情况下，提供了研究对称性破缺不稳定性及其层次结构的机会。作者发现，即使在没有绝缘态的情况下，斯通纳转变仍然存在，这证明了斯通纳极化态是相关绝缘态出现的母态。通过减弱相互作用强度，作者发现靠近半填充时的转变最为稳固，这与MATBG在相同填充下出现最强相关绝缘态的现象一致。

低磁场下热力学量子振荡（QOs）的高灵敏度使作者的测量技术成为研究低能量相互作用效应和尚未解决的脆弱基态的强有力探针。新兴的框架将高掺杂下的相互作用效应（由充电自能主导）与低掺杂下交换能主导的效应区分开来。该技术可以通过热力学QOs广泛推广到不天然包含Dirac锥的相互作用系统。通过在大角度扭曲下加入另一层单层石墨烯，可以将Dirac带添加到任何范德华系统中，从而使石墨烯与感兴趣的体系共享电荷密度，但在低能量下彼此有效隔离。