Двуслойный графен с «магическим углом» скручивания (MATBG) — это материал из двух слоев графена, наложенных под углом около 1,1°. При этом электроны движутся медленно, способствуя сильно коррелированным состояниям. MATBG привлекает внимание физиков из-за экзотических свойств, включая сверхпроводимость и ферромагнетизм.
Исследователи из Университета Вашингтона, Флориды и других институтов изучили MATBG в сильном магнитном поле. Они обнаружили, что плоские зоны превращаются в фрактальный спектр Хофштадтера. В статье в Nature Physics описаны две топологические фазы: симметрично нарушенные изоляторы Черна (SBCI) и дробные квантовые состояния Холла (FQHE).
Команда случайно получила высококачественный образец на подложке WSe2, что позволило наблюдать каскады SBCI с последовательностью чисел Черна и FQHE, исчезающие при 10 Тл. Эти состояния объяснены теорией, расширяющей «бабочку Хофштадтера» с учетом электронных взаимодействий, используя расчеты Хартри-Фока.
Результаты подчеркивают потенциал MATBG для изучения коррелированных фаз. Будущие работы планируют исследовать связи между дробными изоляторами и оптическое управление состояниями.
Взаимодействие электронов играет ключевую роль в энергетическом спектре Хофштадтера муаровых квантовых материалов. Источник: Минхао Хэ.
Дополнительная информация: Minhao He et al, Strongly interacting Hofstadter states in magic-angle twisted bilayer graphene, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02997-4.
Источник: https://phys.org/news/2025-09-hofstadter-butterfly-bilayer-graphene-reveals.html