在冷凝物系統(tǒng)中，較高的溫度通常不利于有序相，從而導(dǎo)致磁性，超導(dǎo)性和其他現(xiàn)象的臨界溫度較高。
3He的Pomeranchuk效應(yīng)是一個(gè)例外，其中由于順磁性固相的熵大，液態(tài)基態(tài)在溫度升高時(shí)會(huì)凍結(jié)。在這里，我們證明了一種相似的機(jī)制描述了魔角扭曲雙層石墨烯中自旋和波谷同位旋的有限溫動(dòng)態(tài)。值得注意的是，在超晶格填充因子-1附近，高溫時(shí)電阻率出現(xiàn)峰值，而在低溫極限時(shí)則沒(méi)有出現(xiàn)相應(yīng)的相。傾斜磁場(chǎng)的磁輸運(yùn)和面內(nèi)磁矩的熱力學(xué)測(cè)量表明，電阻率峰值與一個(gè)有限場(chǎng)的磁相變有關(guān)，在這個(gè)相變時(shí)，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生有限的同位旋極化。這些數(shù)據(jù)表明了一種Pomeranchuk型機(jī)制，在這種機(jī)制中，相對(duì)于同位旋未極化的費(fèi)米液相，鐵磁相中的無(wú)序同位旋矩的熵在更高的溫度下使相穩(wěn)定。我們發(fā)現(xiàn)，以玻耳茲曼常數(shù)為單位的熵為每單胞面積量級(jí)時(shí)，其可測(cè)量分?jǐn)?shù)受與無(wú)序自旋的貢獻(xiàn)一致的面內(nèi)磁場(chǎng)抑制。但是，與
3He相反，在此過(guò)渡過(guò)程中沒(méi)有觀察到熱力學(xué)量的不連續(xù)性。該研究發(fā)現(xiàn)表明，同位旋剛度較小，對(duì)有限溫度電子輸運(yùn)的性質(zhì)，以及雙層石墨烯和相關(guān)體系中同位旋有序性和超導(dǎo)性的機(jī)理都有影響。
Fig. 1 低溫和中等溫度下的運(yùn)輸對(duì)比ν0= -1附近的扭曲雙層石墨烯。
Fig. 2 平面磁場(chǎng)穩(wěn)定的同位旋鐵磁。
Fig. 3 Isospin Pomeranchuk效應(yīng)和自旋熵。
Fig. 4 反電子可壓縮性的溫度依賴性dμ/dν
0。
相關(guān)研究成果于2021年由加州大學(xué)圣巴巴拉分校Andrea F. Young課題組，發(fā)表在Nature（https://doi.org/10.1038/s41586-021-03409-2）上。原文：Isospin Pomeranchuk effect in twisted bilayer graphene。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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