菱方石墨烯

这两项工作共同表明，混合堆垛多层石墨烯是传统伯纳尔和菱方堆垛之外的重要石墨烯体系。通过堆垛工程调控晶格对称性与多平带结构，有望为探索关联绝缘态、量子霍尔态以及非阿贝尔拓扑序等前沿问题提供新的实验路径。

北京大学物理学院卢晓波、林熙课题组与合作者在菱方多层石墨烯中观测到一种罕见现象：通过施加面内磁场，可以将一个绝缘态驱动为超导态。这一发现不仅挑战了传统超导理论，也为探索新型非常规超导提供了重要线索。

本工作不仅首次在真实材料模型中预言了双层石墨烯可作为实现反常霍尔晶体的平台，还建立了一套可广泛应用于其它相互作用电子体系（如莫尔超晶格、二维异质结体系等）的“GW+RPA”计算框架，为在低维体系中探索关联驱动的拓扑物态、量子反常霍尔效应以及新型电子晶体提供了重要的理论指导。

这一成果不仅深化了人们对二维材料中电子–电子相互作用的理解，也为超薄、低功耗、可集成的自旋逻辑与存储器件提供了理论基础。随着实验上对菱方堆垛石墨烯的可控合成不断成熟，“全石墨烯自旋器件”或将从理论走向现实，为下一代信息技术带来新机遇。

在此项工作中，课题组与清华大学周树云团队进行了联合实验研究，利用角分辨光电子能谱研究了五层菱方石墨烯/氮化硼异质结的拓扑平带电子结构及莫尔周期势的影响。

研究团队在精心设计和制备的两种不同转角的菱方六层石墨烯/氮化硼异质结中，观测到一系列具有代表性的关联量子相。这一系列结果揭示了电荷、自旋、谷自由度与拓扑之间的丰富耦合机制，为理解菱方多层石墨烯莫尔超晶格提供了重要实验依据。该工作表明，菱方多层石墨烯的多种自由度的竞争可通过外场调控，进而实现不同量子态的精准切换，为探索和揭示手性超导、分数陈绝缘体等奠定了基础。