不鸣则已、一鸣惊人！蛰伏7年，周昊欣一天发表两篇Nature

铁磁性在过渡金属化合物中最常见，其中电子占据高度局部化的 d 轨道。然而，铁磁有序也可能出现在低密度二维电子系统中。

2021年9月1日，加州大学圣巴巴拉分校的A. F. Young团队（第一作者周昊欣：中科大少年班2011级，2015届；今年是他直博的第7年。7年间没有发表过任何一作或通讯论文，仅在2018年有一篇Science三作）在Nature 在线发表题为“Half and quarter metals in rhombohedral trilayer graphene”的研究论文，该研究展示了菱面体三层石墨烯中栅极调谐的范霍夫奇点将电子系统的自发铁磁极化驱动为一种或多种自旋和谷型。

使用电容和输运测量，该研究观察到相之间的一系列密度和电子位移场调谐跃迁，其中量子振荡具有四倍、两倍或一倍的简并性，与自旋和谷简并正常金属相关，自旋极化的“半金属”，以及自旋和谷极化的“四分之一金属”。对于电子掺杂，包含谷-各向异性相互作用的现象学 Stoner 模型很好地捕获了数据的显著特征。对于孔填充，该研究观察到更丰富的相图，其特征是费米表面拓扑结构中对称性破坏和跃迁之间的微妙相互作用。最后，该研究使用旋转对齐的六方氮化硼衬底引入了莫尔超晶格。值得注意的是，该研究发现同位旋顺序只是微弱的扰动，当在半或四分之一超晶格带填充时出现流动的半或四分之一金属态时，莫尔势能催化拓扑非平凡带隙态的形成。该研究结果表明，菱形石墨烯是控制良好的多体理论测试的理想平台，并揭示了莫尔材料中的磁性本质上是流动的。

另外，加州大学圣巴巴拉分校的A. F. Young团队（第一作者周昊欣：中科大少年班2011级，2015届）在Nature 在线发表题为“Superconductivity in rhombohedral trilayer graphene”的研究论文，该研究报告了在晶体菱形三层石墨烯（一种结构亚稳态的碳同素异形体）中观察到的超导性 - 在低于开尔文温度下表现为低电阻率或消失电阻率。超导发生在两个不同的栅极调谐区（SC1 和 SC2）中，并且处于由平均自由程和超导相干长度之比定义的清洁极限深处。通过量子振荡对正常状态费米表面的映射表明，两个超导体都从环形费米海中出现，并且是费米表面简并性发生变化的同位旋对称破坏转变的近端载流子密度。SC1 从顺磁正常状态出现，而 SC2 从自旋极化、谷非极化的半金属出现，并且违反面内磁场的泡利极限至少一个数量级。该研究对干净且结构简单的二维金属中超导性的观察提供了一个模型系统来测试超导性的竞争理论模型，同时避免了建模混乱的复杂化，同时启用了基于相关电子现象和弹道的新型场效应控制电子设备。

在金属中，当库仑排斥产生的势能大于电子从能带色散中继承的动能时，电子相互作用效应变得占主导地位。该条件由 Stoner 准则捕获，UDF> 1，它将库仑排斥强度 U 和费米能量 DF 下电子态的单粒子密度联系起来。Stoner 准则为过渡金属中的铁磁性提供了定性基础，其中由高度局域化的 d 轨道产生的部分填充窄带在费米能级上贡献了大的态密度。然而，金属中铁磁性的定量建模在很大程度上依赖于交换和相关效应的近似处理，这通常很难直接进行基准测试。

二维电子气等模型系统提供了一条前进的道路，为使用更精细的数值方法和理想情况下的精密实验，对许多物体理论进行基准测试提供了一个良好控制的场所。在这方面，基于石墨烯的范德华异质结构提供了一个新的机会，因为它们具有异常低的无序性、众所周知的单粒子带结构以及使用电场和磁场的高度原位控制。

该研究展示了菱面体三层石墨烯中栅极调谐的范霍夫奇点将电子系统的自发铁磁极化驱动为一种或多种自旋和谷型。使用电容和输运测量，该研究观察到相之间的一系列密度和电子位移场调谐跃迁，其中量子振荡具有四倍、两倍或一倍的简并性，与自旋和谷简并正常金属相关，自旋极化的“半金属”，以及自旋和谷极化的“四分之一金属”。

2021年6月16日，加州大学圣巴巴拉分校官网显示周昊欣以学生的身份做报告

对于电子掺杂，包含谷-各向异性相互作用的现象学 Stoner 模型很好地捕获了数据的显著特征。对于孔填充，该研究观察到更丰富的相图，其特征是费米表面拓扑结构中对称性破坏和跃迁之间的微妙相互作用。最后，该研究使用旋转对齐的六方氮化硼衬底引入了莫尔超晶格。值得注意的是，该研究发现同位旋顺序只是微弱的扰动，当在半或四分之一超晶格带填充时出现流动的半或四分之一金属态时，莫尔势能催化拓扑非平凡带隙态的形成。该研究结果表明，菱形石墨烯是控制良好的多体理论测试的理想平台，并揭示了莫尔材料中的磁性本质上是流动的。

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