自從扭曲雙層魔角石墨烯(MATBG，magic-angle twisted bilayer graphene)的超導態和絕緣態面世以來，MATBG中的電子相互作用就成了吸引世人的一個謎。

隨著摻雜濃度的變化，MATBG的輸運性質也會隨之改變。其變化規律類似于具有高轉變溫度的銅氧化物及其他超導體。這表明MATBG很有可能屬于高度關聯體系。但目前還沒有實驗證據能直接證明MATBG中的多體強關聯。

近日，美國普林斯頓大學Ali Yazdani（通訊作者）和Yonglong Xie （第一作者）等用高分辨掃描隧道顯微鏡（STM）得到了MATBG中多體強關聯的實驗證據，并以載流子密度的函數這一形式呈現。

MATBG顯示出不尋常的顯微學特征。這一現象可歸因于不同摻雜水平下的電子-電子相互作用。在調節摻雜水平的過程中，MATBG表現出超導特征。

以往，研究人員往往用平均場理論解釋MATBG中的電子-電子相互作用。但該工作發現，STM測得的實驗證據并不能用平均場理論來解釋。

平均場理論在諸如銅氧化物的強關聯超導體中失效。這激勵著人們研究并改進原有的強關聯Hubbard模型。

研究發現，基于Hubbard模型團簇計算，能得到與實驗現象一致的模擬結果。這源自MATBG關聯電子態幾乎完全局域的特性。

這項工作表明研究多體關聯對深入理解MATBG的輸運性質具有重大意義。

該工作以“Spectroscopic signatures of many-bodycorrelations in magic-angle twisted bilayer graphene”為標題于2019年7月31日在線發表于國際頂刊Nature上。