圖 | 實驗相圖Rozen, A., Park, J.M., Zondiner, U. et al. Entropic evidence for a Pomeranchuk effect in magic-angle graphene. Nature592, 214–219 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03319-3在凝聚態(tài)系統(tǒng)中，較高的溫度通常不利于有序相，導致磁性，超導性和其他現(xiàn)象的臨界溫度較高。一個例外是3He中的Pomeranchuk效應，在該效應中，由于順磁性固相大的熵，液體基態(tài)在溫度升高時會凍結(jié)。加州大學圣巴巴拉分校Andrea F. Young證明了一種相似的機制描述了MATBG中自旋和波谷同位旋的有限溫度動力學。 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)相應的相。傾斜磁場的磁輸運和面內(nèi)磁矩的熱力學測量表明，電阻率峰值與一個有限場的磁相變有關，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。作者發(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體系中同位旋有序性和超導性的機理都有影響。
圖 | 同位旋Pomeranchuk效應與自旋熵Saito, Y., Yang, F., Ge, J. et al. Isospin Pomeranchuk effect in twisted bilayer graphene. Nature 592, 220–224 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03409-2電子通常在較高溫度下更自由地移動。但是這兩篇文章均發(fā)現(xiàn)，在由兩個堆疊但略微錯位的石墨烯片組成的系統(tǒng)中，它們會隨著溫度的升高而“凍結(jié)”。電子經(jīng)歷無序運動的金屬相轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮游恢脼榱愕慕^緣相。此時近絕緣相比金屬具有更高的熵（無序）。
