成果 | 卢晓波课题组与合作者揭示菱方石墨烯体系的分数陈绝缘体

本研究由北京大学物理学院量子材料科学中心卢晓波课题组与合作者完成，聚焦于菱方石墨烯莫尔超晶格体系中的关联与拓扑物态。通过制备高质量的菱方六层石墨烯莫尔超晶格样品，结合极低温输运测量和理论计算，研究团队揭示了分数陈绝缘体中的量子反常霍尔效应及其拓扑量子相变现象。研究背景在于传统凝聚态体系中电子行为通常由晶格势场和弱相互作用决定，而强库仑相互作用可驱动系统进入新的拓扑量子态。研究目的是探索分数陈绝缘体在零磁场条件下的实现及其特性。研究结论表明，在莫尔填充因子v=1处发现了陈数为1的量子反常霍尔态，并在v=2/3处观察到分数量子反常霍尔效应，证实了分数陈绝缘体的存在。此外，该量子态对电位移场和面内磁场敏感，并展现出拓扑手性翻转行为，为理解分数量子反常霍尔态的内部机制提供了新线索。理论分析强调了莫尔势在构建拓扑强关联态中的关键作用。该研究扩展了分数量子反常霍尔态的材料体系，为未来实现非阿贝尔任意子与拓扑量子计算提供了新的可能。