量子ホール物理：モアレMoTe₂における分数量子スピンホール効果の証拠

量子スピンホール（QSH）絶縁体は、バルクのバンドギャップは通常の絶縁体と同様であるが、反対カイラリティーのトポロジカル保護されたエッジモード対を持つ二次元電子材料である。これまでのところ、実験的研究では、各エッジで互いに逆方向に伝播する上向きスピンと下向きスピンを伴い、量子化コンダクタンスG₀ = e²/h（eは電子電荷、hはプランク定数）をもたらす、整数QSH絶縁体しか見つかっていない。今回我々は、2.1°のツイスト2層MoTe₂において、スピンS_zの保存と、スピンコントラストを示す平坦チャーンバンドを裏付ける分数QSH絶縁体の輸送を示す証拠を報告する。モアレ価電子帯の充填率ν = 3では、各エッジがコンダクタンス 3 2 G₀に寄与し、異常ホール伝導率はゼロであった。この状態は、おそらく偶数分母の3/2分数チャーン絶縁体の時間反転対である。さらに、ν = 2, 4, 6において、単一、二重、三重QSH絶縁体がそれぞれ観測され、各エッジはコンダクタンスG₀、2G₀、3G₀に寄与していた。今回の結果は、高度に調整可能なモアレ物質において、時間反転対称な非アーベル型エニオンなどの予想外のトポロジカル相を実現する可能性を開く。

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