近日，金沙官网王文晓副教授课题组在近魔角四层石墨烯研究方面取得重要进展。研究成果“Scanning tunneling microscopy study of twisted Bernal-stacked tetralayer graphene”发表在《Physical Review B》杂志。金沙以诚为本赢在信誉为第一单位，金沙官网王文晓副教授为第一作者和通讯作者，郑州轻工业大学的马振老师和金沙官网宋俊涛教授为论文共同通讯作者。
扭曲双层石墨烯（TBG）中长周期的摩尔超晶格能够产生极为平的能带。基于这些平的能带，电子相互作用会显著增强，从而引发许多新奇的量子现象，例如非常规超导、关联绝缘体、铁磁性和陈绝缘体等。TBG中的这些特性激发了人们对扭曲多层石墨烯中摩尔超晶格的进一步探索。与TBG相比，扭曲多层石墨烯具有更大的“魔角”，并且拥有许多可调节的关联物态，包括轨道磁性、陈数畴和超导性。如今，这一系统已成为研究多层范德华材料中相关物理与拓扑物理相互作用的前沿领域。
基于此，王文晓副教授课题组运用扫描隧道显微镜，深入探究了具有小扭转角的扭转伯纳尔堆叠四层石墨烯的三种不同构型：扭转单三层（A/BAB）、扭转双双层（AB/AB）和扭转三单层（ABA/B）的系统。这三种构型的扭转角几乎相同，均由生长过程中自然形成的晶界所引发。我们在A/BAB型和ABA/B型四层石墨烯上探测到两种截然不同的扫描隧道谱，这一现象表明它的镜面对称性被打破。值得注意的是，我们在小扭转角的A/BAB体系中，发现平带和线性色散带共存，这可能有助于新的关联相的出现。此外，我们的研究结果揭示了单三层扭转石墨烯中，平带和线性色散带的局域态密度存在层依赖分布。有趣的是，三种构型中扭转界面在不同位置，但是平带的局域化均具有层依赖特性。这项工作不仅阐明了不同构型下扭转四层石墨烯的结构和电子特性，还为理解扭转多层石墨烯体系中的关联物理开辟了更多契机。
三种近魔角多层转角石墨烯体系的能谱特征
该研究工作得到国家自然科学基金、河北省自然科学基金等项目的支持。
《Physical Review B》是物理学专业知名期刊，2024年期刊影响因子为3.7
