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)在溫度升高時會凍結(jié)。在這里，我們證明了一種相似的機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態(tài)。值得注意的是，在超晶格填充因子-1附近，高溫時電阻率出現(xiàn)峰值，而在低溫極限時則沒有出現(xiàn)相應(yīng)的相。傾斜磁場的磁輸運和面內(nèi)磁矩的熱力學(xué)測量表明，電阻率峰值與一個有限場的磁相變有關(guān)，在這個相變時，系統(tǒng)會產(chǎn)生有限的同位旋極化。這些數(shù)據(jù)表明了一種Pomeranchuk型機制，在這種機制中，相對于同位旋未極化的費米液相，鐵磁相中的無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時，其可測量分數(shù)受與無序自旋的貢獻一致的面內(nèi)磁場抑制。但是，與
3He相反，在此過渡過程中沒有觀察到熱力學(xué)量的不連續(xù)性。該研究發(fā)現(xiàn)表明，同位旋剛度較小，對有限溫度電子輸運的性質(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)性的機理都有影響。
Fig. 1 低溫和中等溫度下的運輸對比ν0= -1附近的扭曲雙層石墨烯。
Fig. 2 平面磁場穩(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
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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
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