相互作用驱动的自发对称破坏是物质许多量子相的核心。在moiré系统中，平坦带中破缺的旋转/山谷“favour’”对称构成了父态，相关基态和拓扑基态，最终由此产生。然而，这种有利于对称破缺的微观机制及其与低温相的联系尚不清楚。在这里，该文同时进行热力学和输运测量，研究了魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）的破缺对称多体基态及其非平凡拓扑。直接观察到了摩尔对称性破缺是moiré超晶格所有整数填充物上化学势的钉扎固定引起的，这证明了Flavour Hund耦合在多体基态中的重要性。打破时间反转对称破缺的情况下，基本平面带的拓扑性质得以体现，分别在1、2、3处测量了Chern数为3,2,1的Chern绝缘子态对应的能隙，这与MATBG的Hofstadter 蝴蝶光谱的味对称破损是一致的。此外，电阻率和化学势的同步测量提供了奇异金属状态下MATBG 随温度变化的电荷扩散率——以前只有在超冷原子中才发现过该数量。该研究结果使人们更趋近于一个统一的框架，以了解具有或不具有磁场的MATBG拓扑带中的相互作用。
 
  Fig. 1 化学势测量的器件结构及演示。
 
  Fig. 2 MATBG的化学势与温度和面内磁场的关系。
 
  
Fig. 3 垂直磁场中MATBG的相关Chern间隙的探测。
 
  Fig. 4 奇异金属状态下MATBG的电阻率、电子压缩系数和扩散系数。
 
       相关研究成果由美国麻省理工学院的曹原(通讯兼第一作者)和Pablo Jarillo-Herrero等研究者，发表在Nature（https://doi.org/10.1038/s41586-021-03366-w）上。原文：Flavour Hund’s coupling, Chern gaps and charge diffusivity in moiré graphene。

转自《石墨烯杂志》公众号