物性物理学：ツイストグラフェンにおけるモアレ駆動トポロジカル電子結晶

希薄な二次元電子気体では、クーロン相互作用がウィグナー結晶の形成を安定化させることができる。ウィグナー結晶は、トポロジカルに自明であるが、部分的に充填されたバンド中の電子が、連続的な並進対称性と時間反転対称性を自発的に破ることができる結果、異常ホール結晶として知られる一種のトポロジカル電子結晶となることが予測されている。今回我々は、ツイスト2層–3層グラフェンにおいて、モアレポテンシャルによる駆動によって形成される、異常ホール結晶の一般化形態の兆候を報告する。この結晶は、4つのモアレ単位胞当たり1電子のバンド充填（ν = 1/4）の所で形成され、単位胞面積を4倍にし、これは整数量子異常ホール効果と一致する。この状態のチャーン数は例外的に調整可能であり、電場と磁場によって+1と−1の間で可逆的に切り替えることができる。他のいくつかのトポロジカル電子結晶が、中程度の磁場中で生じており、これらはν = 1/3、1/2、2/3、3/2に由来している。相互作用による変化を被るバンドの量子幾何学的形状は、元の親バンドとは大きく異なる可能性が高く、相関により駆動されるトポロジカル現象を今後発見できる可能性がある。

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