Charged skyrmions and topological origin of superconductivity in magic-angle graphene.
Charged skyrmions and topological origin of superconductivity in magic-angle graphene.
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DOI：
10.1126/sciadv.abf5299
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发表时间：
2021-05
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Vishwanath A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Khalaf E;Chatterjee S;Bultinck N;Zaletel MP;Vishwanath A
拓扑学的配对解释了魔角石墨烯的超导性，并预测了其他非传统的超导体。拓扑孤子是一类稳定的非线性激发，在核力的Skyrme模型中，拓扑孤子出现在不同的领域。在这里，我们认为，类似的激发发挥了重要作用，在一个显着的材料上获得堆叠和扭曲两片石墨烯。在接近魔扭角时，观察到绝缘行为，这使得掺杂时的超导性。在这里，我们提出了一个统一的描述这两个意见。对称破缺凝聚导致有序绝缘体，而拓扑孤子的凝聚体-skyrmions-被证明是电荷2 e玻色子。Skyrmions的凝聚导致超导体，我们计算了它的物理性质。更一般地说，我们展示了拓扑纹理如何减轻库仑排斥，并提供了一个以前未探索的路线超导。我们的机制不仅澄清了为什么其他几种莫尔材料没有表现出超导性，而且还指出了预期具有强大超导性的未开发平台。
Pairing from topology explains superconductivity in magic-angle graphene and predicts other unconventional superconductors. Topological solitons, a class of stable nonlinear excitations, appear in diverse domains as in the Skyrme model of nuclear forces. Here, we argue that similar excitations play an important role in a remarkable material obtained on stacking and twisting two sheets of graphene. Close to a magic twist angle, insulating behavior is observed, which gives way to superconductivity on doping. Here, we propose a unifying description of both observations. A symmetry breaking condensate leads to the ordered insulator, while topological solitons in the condensate—skyrmions—are shown to be charge 2e bosons. Condensation of skyrmions leads to a superconductor, whose physical properties we calculate. More generally, we show how topological textures can mitigate Coulomb repulsion and provide a previously unexplored route to superconductivity. Our mechanism not only clarifies why several other moiré materials do not show superconductivity but also points to unexplored platforms where robust superconductivity is anticipated.
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