圖 | 實驗相圖Rozen, A., Park, J.M., Zondiner, U. et al. Entropic evidence for a Pomeranchuk effect in magic-angle graphene. Nature592, 214–219 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03319-3在凝聚態(tài)系統(tǒng)中，較高的溫度通常不利于有序相，導致磁性，超導性和其他現(xiàn)象的臨界溫度較高。一個例外是3He中的Pomeranchuk效應(yīng)，在該效應(yīng)中，由于順磁性固相大的熵，液體基態(tài)在溫度升高時會凍結(jié)。加州大學圣巴巴拉分校Andrea F. Young證明了一種相似的機制描述了MATBG中自旋和波谷同位旋的有限溫度動力學。 值得注意的是，在超晶格填充因子-1附近，高溫時電阻率出現(xiàn)峰值，而在低溫極限時則沒有出現(xiàn)相應(yīng)的相。傾斜磁場的磁輸運和面內(nèi)磁矩的熱力學測量表明，電阻率峰值與一個有限場的磁相變有關(guān)，在這個相變時，系統(tǒng)會產(chǎn)生有限的同位旋極化。這些數(shù)據(jù)表明了一種Pomeranchuk型機制，在這種機制中，相對于同位旋未極化的費米液相，鐵磁相中的無序同位旋矩的熵在更高的溫度下使相穩(wěn)定。作者發(fā)現(xiàn)，以玻耳茲曼常數(shù)為單位的熵為每單胞面積量級時，其可測量分數(shù)受與無序自旋的貢獻一致的面內(nèi)磁場抑制。但是，與3He相反，在此過渡過程中沒有觀察到熱力學量的不連續(xù)性。該研究發(fā)現(xiàn)表明，同位旋剛度較小，對有限溫度電子輸運的性質(zhì)，以及雙層石墨烯和相關(guān)體系中同位旋有序性和超導性的機理都有影響。
圖 | 同位旋Pomeranchuk效應(yīng)與自旋熵Saito, Y., Yang, F., Ge, J. et al. Isospin Pomeranchuk effect in twisted bilayer graphene. Nature 592, 220–224 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03409-2電子通常在較高溫度下更自由地移動。但是這兩篇文章均發(fā)現(xiàn)，在由兩個堆疊但略微錯位的石墨烯片組成的系統(tǒng)中，它們會隨著溫度的升高而“凍結(jié)”。電子經(jīng)歷無序運動的金屬相轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮游恢脼榱愕慕^緣相。此時近絕緣相比金屬具有更高的熵（無序）。
