ナノ科学：ねじれ2層–2層グラフェンにおける調整可能な相関状態とスピン偏極相

最近、魔法角ねじれ2層グラフェンにおいて相関絶縁状態や超伝導が発見されたことで、ねじれファンデルワールス・ヘテロ構造で実現された、調整可能なフラットバンド系における電子相関の実験的研究が可能になった。この新しいねじれ角の自由度と制御は、同様の相関物理挙動を示し得る他の二次元系に一般化できるはずであり、電子–電子相互作用の強さを調整・制御する技術を実現できる可能性がある。今回我々は、2枚のBernal積層2層グラフェンシートを回転させて重ねた小ねじれ角2層–2層グラフェン（TBBG）に基づく、高度に調整可能な相関系について報告する。我々は、TBBGが豊富な相図を示し、調整可能な相関絶縁体状態が、ねじれ角と電気変位場（Bernal積層2層グラフェン固有の分極率を反映）の印加の両方に非常に敏感であることを見いだした。相関絶縁体状態は、モアレ単位胞の全ての整数電子充填率において、変位場によってオン・オフ切り替えができる。魔法角ねじれ2層グラフェンとは全く対照的に、こうした相関状態の磁場に対する応答はスピン偏極基底状態の証拠を示唆している。さらに、ねじれ角がより小さい領域では、TBBGは電荷中性付近に複数セットのフラットバンドを示すため、各フラットバンドの1/2充填に相当する数多くの相関状態が発現する。これらは全て変位場によって同様に調整可能である。今回の結果は、マルチフラットバンドねじれ超格子におけるねじれ角および電場によって制御される相関物質相の探索を可能にするであろう。

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