热点专题 | 转角石墨烯
为了展现国内外在"转角石墨烯"研究领域的代表性成果，"Chinese Physics B"(CPB)编辑部邀请戴希、张广宇、孟子杨、毛金海四位老师作为客座编辑，组织了"Twistronics"专题，敬请关注！
编者按
客座编辑
戴 希 教授 香港科技大学
张广宇 研究员 中科院物理所
孟子杨 教授 香港大学
毛金海 教授 中国科学院大学
开篇先请大家想象一个凝聚态物理版的阿拉丁神灯的故事。如果凝聚态物理学家们能从某位法力无边的魔鬼那里满足自己的一个梦想，他们会要求什么呢？我猜他们想要这样一个材料体系，它既易于获取（最好是地球上到处都是），又能用多种手段进行调控，最后通过各种调控，能够在这一体系中实现超导态、莫特绝缘体、磁性态、拓扑绝缘体态，最好还能实现各种陈数的量子反常霍尔效应。魔鬼听完以后笑笑说这有何难，说完就扔过来一块石墨。
的确，在凝聚态物理领域，总是不乏这种“踏破铁鞋无觅处，得来全不费功夫”式的惊喜。从事二维材料研究的物理学家们多年以前就知道，借助几层石墨烯之间的转角堆叠，可以形成均匀有序的摩尔二维超晶格结构。惊喜出现在所谓“魔角”，也就是当两层石墨烯之间的转角在1.05度的时候。理论上预言，当转角石墨烯体系的转角来到魔角附近时，体系的电子结构中将在费米能附近出现平带，也就是几乎没有色散的能带。这样的能带结构将导致在费米能附近出现极高的态密度，从而为各种奇异物态的出现提供了可能性。2018 年3 月, 美国麻省理工学院Jarillo-Herrero小组成功将转角双层石墨烯调节到了魔角附近, 并且在1/2填充, 即每个摩尔超元胞有2 个电子/空穴的时候, 观测到了由库仑关联效应导致的绝缘相。在这附近进一步调节载流子浓度, 他们又观测到了超导相的出现。由于这一体系的相图跟铜基高温超导材料存在着某种相似性，这一研究成果迅速引爆了整个凝聚态物理界，成为了当年本领域内最重要的研究进展。在接下来的两年内，关于该领域的研究持续给大家带来惊喜，理论学家们很快发现魔角双层石墨烯系统的电子结构实际上具有某种“脆弱拓扑性”，这使得转角石墨烯体系迅速成为一类重要的拓扑材料。2019年，该领域内传出更具有轰动性的新闻，斯坦福大学的Goldhaber-Gordon小组和加州大学圣芭芭拉分校的Andrea Young小组双双在3/4填充的魔角双层石墨烯中发现了量子反常霍尔效应。这使得转角石墨烯成为继磁性掺杂的拓扑绝缘体薄膜体系之后，另一个能实现该效应的材料体系。总结三年来在该领域内的研究进展，人们惊奇地发现，在这一二维材料体系中，通过精准的门电压、转角、应变、垂直电场、外磁场等方式进行调控，可以在一块样品中实现二维狄拉克电子气、莫特绝缘体、拓扑绝缘体、超导、轨道铁磁/反铁磁、量子反常霍尔效应（陈绝缘体）等等。这已经覆盖了凝聚态物理研究中大部分的新奇物态，所以称之为阿拉丁神灯召唤而来的材料或许并不算夸张。
目前关于转角石墨烯的研究是凝聚态物理研究中的一个重要热点，新的实验结果和大胆的理论方案层出不穷。为了向广大科研工作者更好地介绍这方面的进展，《中国物理B》及时地组织了这一专辑，邀请了国内外活跃在这一研究领域的多位科学家撰写了6篇文章（另有两篇约稿将后期出版），其内容很好地覆盖了理论、输运、能谱等转角石墨烯研究的各个方面，希望对广大关注凝聚态物理进展的朋友们有所启迪。
REVIEWS
Correlated insulating phases in the twisted bilayer graphene
Yuan-Da Liao(廖元达), Xiao-Yan Xu(许霄琰), Zi-Yang Meng(孟子杨), and Jian Kang(康健)
Progress on band structure engineering of twisted bilayer and two-dimensional moirè heterostructures
Wei Yao(姚维), Martin Aeschlimann, and Shuyun Zhou(周树云)
A review of experimental advances in twisted graphene moirè superlattice
Yanbang Chu(褚衍邦), Le Liu(刘乐), Yalong Yuan(袁亚龙), Cheng Shen(沈成), Rong Yang(杨蓉), Dongxia Shi(时东霞), Wei Yang(杨威), and Guangyu Zhang(张广宇)
Twistronics in graphene-based van der Waals structures
Ya-Ning Ren(任雅宁), Yu Zhang(张钰), Yi-Wen Liu(刘亦文), and Lin He(何林)
Superconductivity in twisted multilayer graphene: A smoking gun in recent condensed matter physics
Yonghuan Chu(楚永唤), Fangduo Zhu(朱方铎), Lingzhi Wen(温凌志), Wanying Chen(陈婉莹), Qiaoni Chen(陈巧妮), and Tianxing Ma(马天星)
ARTICLES
Density wave and topological superconductivity in the magic-angle-twisted bilayer-graphene
Ming Zhang(张铭), Yu Zhang(张渝), Chen Lu(卢晨), Wei-Qiang Chen(陈伟强), and Fan Yang(杨帆)
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