物性物理学：スピン–軌道結合2層グラフェンにおけるツイストプログラマブル超伝導
Nature 641, 8063 doi: 10.1038/s41586-025-08959-3
モアレフラットバンドに関連する創発現象には、ほぼ格子整合したファンデルワールス材料の層間の相対的ツイスト角が非常に重要である。しかし、角度回転の制御という概念は、ツイスト角に依存する周期ポテンシャルを電子が直接経験するモアレ超格子に限らない。その代わりに、望ましい相関状態の安定化を目的として、対称性を破るプログラム可能な摂動を誘起させることにも使用できる。今回我々は、二セレン化タングステン（WSe2）を近接させたBernal積層2層グラフェンにおいて、超伝導を他の相関秩序と共に「モアレレス」ツイスト調整できることを実験的に実証する。2つの材料を正確に整列させることによって、誘起されるイジングスピン–軌道結合（SOC）の強さが系統的に制御され、相図が大きく変化した。イジングSOCが大きくなると、より高い変位場で超伝導が発現し、臨界温度は最高0.5 Kまで上昇した。主要な超伝導ドーム内、そして強いイジングSOCの極限において、三角形にゆがんだフェルミポケット間の正孔のネマチックな再分布と面内磁場への耐性の向上を特徴とする特異な相転移が見いだされた。この超伝導の挙動は、対称性を破るフェルミポケット同士のバンド間相互作用の重要な役割と理論的に矛盾しない。我々はまた、さらに2つの超伝導領域を特定した。その1つは、バレー間コヒーレント常伝導状態から降下し、パウリ限界の破れの比は40を超えていて、これは既知の超伝導体の中でも最高の値の1つである。今回の結果は、超清浄グラフェン超伝導体に関する知見を提供するとともに、さまざまなファンデルワールスヘテロ構造にわたってモアレレス-ツイスト操作を利用できる可能性を強調している。
