研究透视：转角石墨烯-拓扑电子晶体 | Nature

今日新材料 · 公众号 · · 2025-01-25 00:00

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在稀薄的二维电子气中，库仑相互作用可以稳定维格纳晶体的形成。尽管维格纳晶体在拓扑平凡的，但据预测，部分填充的能带中，电子可以自发地打破连续的平移对称性和时间反演对称性，从而产生一种称为反常霍尔晶体的拓扑电子晶体。

近日，加拿大不列颠哥伦比亚大学（University of British Columbia）Ruiheng Su，Joshua Folk等，美国华盛顿大学Dacen Waters，Matthew Yankowitz等，在Nature上发文，报道了双层转角-三层石墨烯中，反常霍尔晶体的广义版本，并且由莫尔势驱动形成。

该晶体在带填充度为每四个莫尔单元格一个电子（ν=1/4）时形成，并且单元格面积增加了四倍，这与整数量子反常霍尔效应相一致。这一拓扑态的陈数具有极高的可调性，并且可以通过电场和磁场在+1和-1之间可逆地切换。在适度的磁场中，还会产生其他几种拓扑电子晶体，这些晶体源于ν=1/3，1/2，2/3和3/2。

相互作用修改带的量子几何，完全不同于原始母能带的量子几何，这为未来相关驱动的拓扑现象的研究发现提供了可能性。