在20世紀50年代，Pomeranchuk預測，液態(tài)
3He在加熱時可能會凝固，這與我們的直覺相反。這種效應(yīng)是由固相原子在空間局部存在的高過量核自旋熵引起的。在此，我們發(fā)現(xiàn)在魔角石墨烯中發(fā)生了類似的效應(yīng)。使用局部和全局電子熵測量，發(fā)現(xiàn)在每個摩爾單位晶胞填充一個電子時，電子熵顯著增加到每個單位晶胞約1kB（kB是玻爾茲曼常數(shù)）。巨大的過量熵被指向其磁源的平面內(nèi)磁場淬滅?？蓧嚎s性隨電子密度的變化急劇下降，費米能級重新回到狄拉克點附近，標志著兩相之間的界限清晰。我們將此躍變映射為電子密度，溫度和磁強的函數(shù)。這揭示了一個相圖，與Pomeranchuk的一樣，溫度和磁場驅(qū)動了從低熵電子液體到具有幾乎自由磁矩的高熵相關(guān)態(tài)轉(zhuǎn)變。相關(guān)態(tài)的特點是看似相互矛盾性質(zhì)的不尋常組合，其中一些特性與流動電子有關(guān)，例如不存在熱力學帶隙，金屬性和狄拉克式的可壓縮性，而其他特性與局部矩有關(guān)，例如大的熵及其在磁場下的消失。此外，表征這兩組特性的能量尺度是非常不同的：可壓縮性躍遷的起始溫度約為30 K，而磁激發(fā)的帶寬約為3 K或更小。當前相關(guān)態(tài)的混合性質(zhì)和能量尺度的大分離對扭曲雙層石墨烯相關(guān)態(tài)的熱力學和傳輸特性有影響。
Fig. 1 實驗設(shè)置和設(shè)備表征。
Fig. 2 ν= 1以上的大磁熵的測量。
Fig. 3 熵的溫度依賴性。
Fig. 4 實驗階段圖。
相關(guān)研究成果于2021年以色列魏茨曼科學研究學院Shahal Ilani，Erez Berg 和MIT 的Pablo Jarillo-Herrero，發(fā)表在Nature（https://doi.org/10.1038/s41586-021-03409-2）上。原文：Entropic evidence for a Pomeranchuk effect in magic-angle graphene。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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