魔角附近的扭曲双层石墨烯表现出丰富的电子相关物理状态，如绝缘体，磁体和超导体。之前已经预测，该系统的电子带在魔角附近明显变窄，从而导致各种可能的对称破坏基态。这里，研究者通过测量局域电子压缩性，发现这些相起源于一个拥有很多能带的高能态。当载流子加入系统中，电子并非均等填充，而是通过一系列尖锐的级联相变完成，在莫尔晶格整数层附近表现出强烈的非对称跃迁。在每个过渡中，单一的自旋/谷底会吸收局部填充对等区域的所有载流子， “重置”到电荷中性点附近。结果是，每次整数填充后电荷中性附近处所观察到的类似狄拉克的特性又重新出现。观察到相变和狄拉克恢复的温度远高于开始出现超导和相关绝缘状态。该论文表明，电子偏好对称性的强烈破坏和狄拉克电子特征的恢复，在魔角石墨烯物理研究学中很重要，也形成了魔角石墨烯的母态。
 
Figure1. 测量设置及对装置的一系列表征。
 

Figure 2. 相反压缩实验中的不对称锯齿特征。
 

Figure 3.在θ= 1.05°时，非对称锯齿特征与平行磁场和温度的相关性。
 

Figure 4.相转变及狄拉克电子特征恢复的模型。
 
       该研究工作由以色列魏茨曼科学研究所（第一作者是U. Zondiner）和曹原所在的麻省理工学院Pablo Jarillo-Herrero课题组合作完成，于2020年发表在Nature期刊上。原文：Cascade of phase transitions and Dirac revivals in magic-angle graphene。

摘自《石墨烯杂志》公众号：