重磅!山西大学最新Nature!

发布时间:2023-02-24

对扭曲双层石墨烯强相关性和超导性的观察激发了人们对基础物理学和应用物理学的极大兴趣。在该系统中,两个扭曲的蜂窝状晶格的叠加,产生moiré模式,是观测到平坦电子带、慢电子速度和大态密度的关键。人们迫切希望将双分子层扭电子学扩展到新的结构,这将为研究双分子层石墨烯之外的扭电子学提供令人兴奋的前景。


2023年2月22日,山西大学张靖团队在Nature 在线发表题为“Atomic Bose–Einstein condensate in twisted-bilayer optical lattices”的研究论文,该研究展示了基于原子玻色-爱因斯坦凝聚体加载到自旋相关光学晶格的扭曲双层方晶格中超流体到Mott绝缘体跃迁的量子模拟。晶格由两组激光束组成,这些激光束独立地处理处于不同自旋状态的原子,形成容纳两层的合成维度。


层间耦合被微波场高度可控,这使得在强耦合极限中出现最低平坦带和新的相关相位。该研究直接观测到空间moiré图和动量衍射,证实了在扭曲双分子层晶格中存在两种形式的超流体和一种改进的超流体到绝缘体的转变。该研究的方案是通用的,可以应用于不同的晶格几何和玻色子和费米子系统。这为在具有高度可控光学晶格的超冷原子中探索moiré物理开辟了新的方向。


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晶格体系中的新带结构往往会导致新的材料功能和发现。扭电子学起源于双扭层石墨烯作为可调实验平台,近年来受到广泛关注,展开了密集的理论研究。以较小的相对角度叠加两层石墨烯层,显示了丰富的相图,如非常规超导和相关绝缘相共存。近年来,人们发现了许多扭曲双分子层,它们具有未扭曲双分子层所不具有的显著物理性质。最近,光子moiré晶格在定位和离域光和工程声子极化激元的光子色散方面的能力被探索。

光学晶格中的超冷原子构成了凝聚态物理中模拟新出现的多体现象的理想平台。不同的光学晶格几何可以通过干涉不同的激光束来实现。特别地,最近提出了一种利用两个重叠光学晶格模拟扭曲双层晶格的方案。还提出了模拟双分子层异质结构的其他方案。这些方案是基于原子自旋态之间的相干耦合,它模拟了沿人工合成维度的层间隧道。

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基于自旋相关光学晶格中原子的扭曲双分子层系统模拟(图源自Nature )

该研究展示了基于原子玻色-爱因斯坦凝聚体加载到自旋相关光学晶格的扭曲双层方晶格中超流体到Mott绝缘体跃迁的量子模拟。晶格由两组激光束组成,这些激光束独立地处理处于不同自旋状态的原子,形成容纳两层的合成维度。

层间耦合被微波场高度可控,这使得在强耦合极限中出现最低平坦带和新的相关相位。该研究直接观测到空间moiré图和动量衍射,证实了在扭曲双分子层晶格中存在两种形式的超流体和一种改进的超流体到绝缘体的转变。该研究的方案是通用的,可以应用于不同的晶格几何和玻色子和费米子系统。这为在具有高度可控光学晶格的超冷原子中探索moiré物理开辟了新的方向。

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