在现代凝聚态物理研讨中，“层”是一个重要的物理调控自由度。一个典型的代表是，层与电荷、自旋、能谷等自由度构成丰厚的耦合和彼此相关，使得资料具有层数相关的能带结构和拓扑物性。另一个典型代表是，层间耦合能够调控出奇特的分数量子霍尔效应和激子超流等新颖物相。虽然层的效果至关重要，系统性研讨和量化层间耦合具有很大的挑战性，鲜有探究。
近年来，转角多层石墨烯被认为是研讨量子别致物相的一个抱负渠道，杰出地体现出层调控的相关物态。它一般是以单层或许多层石墨烯为母体经过层间改变堆垛而构成的莫尔超晶格结构。其间旋转视点是该系统最为要害的参数，它不只界说莫尔超胞的巨细，一起决议层间的耦合强度。在某些特殊视点下，强的层间耦合会诱导出拓扑平带，整个多层莫尔系统表现出一个相似单层的相关物态行为。而在更大的视点下，该系统表现出弱耦合状况，其莫尔能谷物态出现层极化。自2018年魔角石墨烯（1+1）中相关绝缘态、超导态等发现以来，该范畴快速地展开并招引了很多科学家的注意力。
在转角莫尔范畴，我国科学院物理研讨所/北京凝聚态物理国家研讨中心纳米试验室N07课题组率先以双层石墨烯为母体发现了一类新式的转角双层-双层石墨烯（2+2）莫尔超晶格系统，并在该系统中观察到自旋极化的半填充相关绝缘态(Nat.Phys.16,520(2020))。随后，他们深耕2+2系统，聚集其强相关物态：发现在零磁场下强相关的金属-绝缘态量子一阶相变，提醒了自旋极化相关绝缘态的基态实质具有自旋铁磁长程序，并经过多场调控完结自旋铁磁序和轨迹铁磁序等不同相关基态以及它们之间的一阶相变（PRX13, 031015(2023)）；发现高温下温度线性电阻行为，研讨了电场可调的电子-声子彼此效果和量子临界行为（PRB 106,035107(2022）；发现了电场可调的自旋-能谷竞赛联系，完结了谷极化相关绝缘态和陈数为2的拓扑陈绝缘态un.13,3292(2022))；发现了相关绝缘态中的量子震动，提醒了该系统中能带色散、相关效应和拓扑效应的丰厚内在联系 （Sci.Bull.2,20220060 (2023)）。
近期，N07课题组的杨威特聘研讨员和张广宇研讨员辅导袁亚龙、刘乐、朱峻冬等学生聚集莫尔系统中“层”物态研讨，对大转角双层-双层石墨烯系统的量子振动进行了深入研讨（图一所示）。他们构筑了高质量的莫尔器材，发现该系统在磁场下存在两种不同方式的量子振动行为：一种随载流子浓度周期性振动，该振动是由朗道能级量子化引起的Shubnikov–de Haas（SdH）振动；而另一种则随电位移场周期性振动，使全体输运图画出现网状行为。他们建立了电容模型，结合高品质的量子振动数据，成功量化了该系统的层间耦合强度，并进一步发现该系统存在的电子-空穴不对称性（图二所示）。
一起，他们系统研讨了量子振动随温度的改变，发现在较高温度下随载流子浓度改变的量子振动会消失，而随位移电场周期性改变的振动不会消失，且振动周期翻番。这些高温下失常的量子振动周期标明双层系统在两套朗道能级（两个莫尔能谷，或许说上下两层）对齐时分产生额定的散射，即magneto-intersubband振动（图三所示）。此外，他们系统分析高温失常量子振动随温度的改变联系，发现莫尔能谷谷间电子的散射强度与层间耦合强度高度相关（图四所示）。该作业中一起的能带和高质量的试验数据提醒了朗道量子化、莫尔能带结构和散射之间的风趣相关，关于规划和完结各种团体量子相至关重要。
该作业得到科技部要点研制方案、国家自然科学基金委、我国科学院B类先导和依托大科学设备展开建制化科研项目等赞助。本研讨作业获得了来自日本国立资料科学研讨所的Kenji Watanabe研讨员、Takashi Taniguchi研讨员等合作者的协助。相关效果以“Interplay of Landau Quantization and Interminivalley Scatterings in a Weakly Coupled Moiré Superlattice”为题宣布在Nano Letters，并当选封面文章。袁亚龙博士和刘乐博士为论文的一起榜首作者，张广宇研讨员和杨威特聘研讨员为论文的一起通讯作者。
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