近期我系/应用表面物理国家重点实验室教授王靖课题组和普林斯顿大学廉骉合作预言在范德瓦尔斯堆叠的双层转角材料的平带陈绝缘体相，以“Flat Chern Band from Twisted Bilayer ”为题，于3月26在线发表在Physical Review Letter上。

寻找无外磁场的分数化拓扑态一直是凝聚态物理研究的前沿问题。目前仅限于理论讨论而暂无可行的物理平台。转角二维材料可实现强相互作用的电子平带，给凝聚态物相调控带来了新的变量。2018年在双层堆叠的转角石墨烯体系中发现的平带与超导以来，打开了莫尔超晶格材料的大门。特别是2020年在此体系实验上发现了量子反常霍尔效应。平带的出现使得电子间相互作用效应增强，从而出现了莫特绝缘体与量子反常霍尔效应，这样的物理体系为我们提供了研究强关联物理的一个高度可调的平台。这些系统在无相互作用单粒子图像下具有时间反演对称性，因此体系陈数为零，在考虑了相互作用之后，在这个体系实现分数化的量子反常霍尔效应具有相当的困难。

物理系王靖、张远波课题组和普林斯顿大学廉骉合作提出基于层状磁性拓扑绝缘体的莫尔超晶格来实现平带上的量子反常霍尔效应。是层状的范德瓦尔斯材料，其中锰原子提供了磁性，而其层内为铁磁耦合，而层间为反铁磁耦合。王靖课题组于2019年首次预言了本征反铁磁拓扑绝缘体具有丰富物相，是一个极好的研究拓扑物态新的实验平台（PRL 122, 206401 (2019)）。并与张远波课题组合作于2020年实验上实现了五层中的量子反常霍尔效应（Science 367, 895 (2020)）。在此文章中他们构建了基于双层的莫尔超晶格。并且构造了莫尔超晶格的连续模型。这样的体系可通过调节转角角度、层间电势差与磁性来调剂系统的拓扑性质。通过理论计算发现，在转角为1°时，铁磁与反铁磁相中，都存在带有陈数的平带。这样的体系为研究时间反演对称性破缺的关联拓扑相提供了一个高度可调的平台。并且为未来莫尔超晶格系统的研究提供了一个新的思路。

普林斯顿大学理论物理中心博士后廉骉为第一作者，我系教授王靖为通讯作者，论文的合作者还有我系物理系博士生刘兆晨和张远波教授。此项工作得到了国家重点研发计划和自然科学基金的支持。

文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.126402

（a）单层的示意图。（b）转角的莫尔布里渊区。（c）铁磁时拓扑平带的能带图。