近日，在转角 MoTe₂ 体系中，研究人员首次在零外磁场下观测到分数量子反常霍尔效应，也就是所谓的分数陈绝缘体（FCI）态。这一突破性发现立刻在凝聚态关联物理领域引起了广泛关注。
针对这项重要成果，来自中国科学院理论物理研究所李伟课题组与美国国家强磁场中心王啸宇博士的联合研究团队，构建了转角 MoTe₂ 的实空间格点模型。他们利用精确的数值计算方法对模型进行了系统研究。通过对体系的基态、有限温度及动力学性质的深入分析，团队得到了精确且完整的基态相图，并提出了一系列可供实验检验的理论预言。相关研究成果已在线发表于 Science Bulletin。
为了深入理解转角 MoTe₂ 中分数量子拓扑物态的物理机制，联合研究团队基于瓦尼尔轨道构建了精确的实空间模型。结合大规模张量网络计算——包括密度矩阵重正化群（DMRG）和自主发展的有限温度张量网络方法——团队对体系的零温基态、有限温度行为及动力学性质进行了系统研究。
计算结果显示，该体系在有限温度下会发生自发的铁磁相变，并展现出包含 FCI、广义 Wigner 晶体以及量子反常霍尔晶体（QAHC）在内的丰富相图结构（见图 1）。其中，QAHC 在分数填充条件下表现出整数化的霍尔电导，这一现象近期已在多项实验中得到观测，也可以在本工作的精确计算中复现。
通过对单粒子谱函数的动力学模拟，研究进一步揭示了不同拓扑物相的典型谱学特征：在 FCI 态中，分数化准粒子激发对应连续谱结构；而在 QAHC 态中，由于晶格平移对称性自发破缺，单粒子能谱中会出现明显的能带折叠特征。
值得一提的是，研究团队通过有限温度计算，首次系统地给出了三种关键能标：铁磁相变温度、热激活能以及电荷能隙。这不仅成功复现了实验中观测到的电荷能隙与热激活能之间显著分离的现象，也为后续实验探索分数量子相及其可调控性质提供了重要的理论依据。
图 1. 不同电子填充和介电常数情况下计算得到的转角 MoTe₂ 相图。
本研究的数值计算工作由中国科学院理论物理研究所博士后陈佳林（共同一作）和博士生李乔依（共同一作）完成；美国国家强磁场中心访问研究员王啸宇（共同通讯作者）负责实空间模型的构建；王啸宇博士与中国科学院理论物理研究所李伟研究员（共同通讯作者）共同统筹并指导了本项研究。
文章信息
Jialin Chen, Qiaoyi Li, Xiaoyu Wang, Wei Li. Fractional Chern insulator and quantum anomalous Hall crystal in twisted MoTe2. Science Bulletin 2026;71(5): 1034-1042
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927326000150 | 
发表于 昨天 04:24
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