物性物理学：グラファイトにおけるモアレ表面状態とバルク状態の混合

ファンデルワールス集合体では、二次元（2D）材料における電子状態の設計が可能になるが、これは、モアレ超格子を用いて結晶格子の上に長波長周期ポテンシャルを重ね合わせることによってなされることが多い。このツイストロニクスの手法は、ツイスト2層グラフェンにおける強相関や超伝導、遷移金属カルコゲニドのモアレ構造における共鳴励起子、電荷秩序、ウィグナー結晶化、グラフェン超格子におけるホフスタッターの蝶スペクトルやブラウン–ザック量子振動など、これまで記述されていなかった数多くの物理現象をもたらしてきた。さらに、ツイストロニクスを用いて、ファンデルワールス結晶同士の界面での表面近傍状態が改変されている。今回我々は、グラファイトなどの三次元（3D）結晶の電子状態を、別の結晶、すなわち結晶学的に整列した六方晶窒化ホウ素との界面に生じる超格子ポテンシャルによって調整できることを示す。この整列の結果、表面近傍状態に起因するいくつかのリフシッツ転移とブラウン–ザック振動が生じる一方、高磁場では、ホフスタッターの蝶のフラクタル状態がグラファイトのバルク奥深くに引き込まれる。今回の成果は、2Dツイストロニクスの手法を用いて3Dスペクトルを制御できる方法を示している。

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