二次元材料：モアレ超伝導体におけるバレー間ギャップと多体共鳴の分解

魔法角ツイスト多層グラフェンは、強い電子相関とロバストな超伝導を示す、高度に調整可能なモアレ材料として際立っている。しかし、低温超伝導相とそれに先行する相関「母」状態の関係を理解することは、いまだ困難である。今回我々は、走査型トンネル顕微鏡法（STM）と分光法を用い、魔法角ツイスト3層グラフェン（MATTG）において、動的相関とバレー間コヒーレンスと超伝導の相互関係によって確立される相関相形成シーケンスを追跡した。その結果、超伝導ドーピング領域内でフェルミ準位にピン止めされた、よく分解された2つのギャップの存在が発見された。外側のギャップは、これまで擬ギャップ相に関連付けられていたもので、高温高磁場で存続するが、新たに明らかになった内側のギャップはより脆弱で、これまでの輸送実験の結果と一致する。同じ場所で取得したアンドレーエフ反射分光データによって、外側ギャップではなく内側ギャップのドーピング挙動に密接に従う明確な傾向が確認された。また、ナノスケールドメイン境界で取得した分光データによって、2つのギャップの対照的な挙動がさらに裏付けられ、内側ギャップは構造的変動に対して安定性を維持していた。我々の結果を、動的相関を取り入れた最近のトポロジカル重フェルミオン（THF）モデルと比較したところ、外側ギャップが、バレー対称性の破れに起因してアブリコソフ–スール–近藤共鳴の分裂から生じる可能性が高いことが見いだされた。今回の結果は、ツイスト多層グラフェンにおける相関相が、複雑だが扱いやすい階層構造をとっていることを示している。

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