當相鄰兩層石墨烯所成的扭轉角恰好等于魔角時，形成的超晶格平帶使雙層石墨烯轉變為強關聯電子體系。
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通過調控雙層石墨烯的電子密度，能使該體系發生相變，即發生超導態-金屬態或絕緣態的轉變。然而，此前的研究卻鮮少涉及特殊電子態下的鐵磁轉變。
2019年8月9日，美國斯坦福大學的David Goldhaber-Gordon（通訊作者）等發現，魔角雙層石墨烯在特定的電子密度下轉變為鐵磁態。該轉變發生于雙層石墨烯的導帶填充率為3/4的電子狀態附近。
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當雙層石墨烯的導帶填充率恰好為3/4時，體系處于絕緣態。而當導帶填充率在3/4附近時，就能測得鐵磁體的磁滯回線，并伴有顯著的反常霍爾效應，其電阻為10.4 kΩ，并存在手性邊緣態。
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值得注意的是，通過施加一個小的直流電，就能使雙層石墨烯的磁化方向發生反轉。
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雖然該體系的反常霍爾效應電阻并不是量子化的，且該過程存在耗散，該工作仍表明，魔角雙層石墨烯可能是一個早期的陳絕緣體。
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該工作以“Emergent ferromagnetism near three-quarters filling in twisted bilayer graphene”為標題發表在國際頂刊Science上。
圖一、當雙層石墨烯的扭轉角度接近于魔角時，測得的反常霍爾效應電阻
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圖二、當導帶填充率接近3/4時，雙層石墨烯發生了鐵磁轉變
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圖四、外加直流電改變扭曲雙層石墨烯的磁化方向
Emergent ferromagnetism near three-quarters filling in twisted bilayer graphene
（Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aaw3780）
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