以色列魏茨曼科学研究学院Shahal Ilani，Erez Berg 和MIT--魔角石墨烯坡密朗丘克效应中的熵证据

在20世纪50年代，Pomeranchuk预测，液态³He在加热时可能会凝固，这与我们的直觉相反。这种效应是由固相原子在空间局部存在的高过量核自旋熵引起的。在此，我们发现在魔角石墨烯中发生了类似的效应。使用局部和全局电子熵测量，发现在每个摩尔单位晶胞填充一个电子时，电子熵显著增加到每个单位晶胞约1kB（kB是玻尔兹曼常数）。巨大的过量熵被指向其磁源的平面内磁场淬灭。可压缩性随电子密度的变化急剧下降，费米能级重新回到狄拉克点附近，标志着两相之间的界限清晰。我们将此跃变映射为电子密度，温度和磁强的函数。这揭示了一个相图，与Pomeranchuk的一样，温度和磁场驱动了从低熵电子液体到具有几乎自由磁矩的高熵相关态转变。相关态的特点是看似相互矛盾性质的不寻常组合，其中一些特性与流动电子有关，例如不存在热力学带隙，金属性和狄拉克式的可压缩性，而其他特性与局部矩有关，例如大的熵及其在磁场下的消失。

此外，表征这两组特性的能量尺度是非常不同的：可压缩性跃迁的起始温度约为30 K，而磁激发的带宽约为3 K或更小。当前相关态的混合性质和能量尺度的大分离对扭曲双层石墨烯相关态的热力学和传输特性有影响。

Fig. 1 实验设置和设备表征。

Fig. 2 ν= 1以上的大磁熵的测量。

Fig. 3 熵的温度依赖性。

Fig. 4 实验阶段图。

相关研究成果于2021年以色列魏茨曼科学研究学院Shahal Ilani，Erez Berg 和MIT 的Pablo Jarillo-Herrero，发表在Nature（https://doi.org/10.1038/s41586-021-03409-2）上。原文：Entropic evidence for a Pomeranchuk effect in magic-angle graphene。