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为解决广义维格纳晶体（GWCs）难以用电输运测量完整表征及量子熔化性质不明等问题，研究人员对扭曲双层 MoSe2中 GWCs 展开研究。他们观测到多个分数填充下的 GWCs 及量子熔化现象，为研究强关联物质态和量子相变提供新系统。
在凝聚态物理的奇妙世界里，电子的行为就像一群调皮的小精灵，时而有序排列，时而四处乱窜。电子能形成有序的固体晶相，这源于库仑排斥力和动能之间的相互作用。当调整这些能量尺度时，就可能引发从电子固体到液体的相变，就好比把整齐排队的小精灵打乱，让它们自由活动，这就是维格纳晶体（Wigner crystal）的熔化现象。广义维格纳晶体（GWCs）能被莫尔超晶格固定，此前人们通过光学和扫描探针等方法发现了它的身影。然而，用输运测量来深入研究 GWCs 却困难重重，可靠的电接触难以实现，这就像给探索之路设置了一道高高的障碍。同时，GWCs 量子转变为金属相的过程也未被完全探究清楚，比如其量子熔化到底是一级相变还是连续相变，科学界仍争论不休。这些问题就像一团迷雾，笼罩着科研人员对强关联物质态和量子相变的探索。
为了拨开这团迷雾，南京大学等研究机构的研究人员挺身而出，他们聚焦于扭曲双层 MoSe2展开了深入研究。最终，他们成功观测到了在分数填充 v=2/5、1/2、3/5、2/3、8/9、10/9 和 4/3 时的 GWCs，还发现通过调节掺杂密度、磁场和位移场，这些 GWCs 会经历连续的量子熔化转变为液相，这一成果意义非凡，为研究强关联物质态和量子相变搭建了一个全新的舞台。相关研究成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。在样品制备方面，采用了拾取转移技术，将机械剥离的单层 MoSe2和 h - BN 薄片精心组装，再通过光刻和蒸发等工艺形成器件。为确定扭曲角度，利用了光学二次谐波产生（SHG）和原子力显微镜，还通过与莫尔超晶格半填充密度对比进一步确认。电输运测量则在稀释制冷机中进行，采用标准低频锁相技术获取数据。
相关态在整数和分数填充下的表现
研究人员制作了双栅器件，利用铋作为金属化层实现良好的欧姆接触。通过 SHG 确定扭曲角度为 4.1°，并计算出半带填充时的电子密度。在不同的门电压下测量纵向电阻 Rxx，发现 Rxx在 v=1、2/3、1/2 等分数填充处出现明显电阻峰，在 v=2/5 和 3/5 处也有较弱电阻峰。密度泛函理论（DFT）计算表明，在分数填充时，长程相互作用很重要，能稳定具有调制电荷模式的绝缘相。通过测量微分电阻 dV/dI，进一步确定这些分数填充态为 GWCs。
磁场和位移场的影响
研究发现，增加位移场 D，分数填充处的相关态会转变为金属态，因为能带变得更加分散。而施加磁场 B 时，分数填充态和 v=1 态的电阻都会增加，绝缘行为增强。通过分析电荷隙随磁场的变化，提取出有效 g 因子，发现其随位移场增加而减小。此外，在较大磁场下，分数填充 v=4/3 等态出现了额外的相关态。
量子熔化转变
通过研究 Rxx随温度的变化，确定了在 B - D 空间中的金属相和绝缘相。GWCs 不仅能在约 5K 时热熔化，还能通过调节磁场、位移场或电子密度在基温下转变为金属相。对磁场驱动的量子相变进行分析，发现 Rxx曲线符合特定的标度行为，得到了相应的临界指数。
v=1 态的相变
研究 v=1 态的相变时发现，当 B<13T 时，其电阻随温度变化出现最大值 Rmax ，这与相干准粒子的热破坏有关。通过标度分析，发现 Tmax和 δRmax与磁场存在幂律关系。改变密度或位移场时，v=1 态也会出现金属 - 绝缘体转变（MIT）相关的行为变化。
研究人员在扭曲双层 MoSe2中成功观测到多个分数填充下的广义维格纳晶体（GWCs），并详细研究了其在磁场、位移场和电子密度调控下的量子熔化现象。同时，深入探究了 v=1 态的相变特性。这一研究成果为理解强关联物质态和量子相变提供了重要依据，也为后续研究开辟了新方向，让科研人员能在这个充满奥秘的领域继续探索，有望发现更多新奇的物理现象和规律。
