Seminário

Moiré materials and the role of quasiperiodicity

Sala 3.2.16, Ciências ULisboa

Por Eduardo V. Castro (Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugal).

The observation of correlated phenomena and unconventional superconductivity in twisted bilayer graphene (tBLG), a moiré system, is one of the most interesting findings in condensed matter physics in recent years. However, twisted bilayer graphene, even in its pristine form, is extremely peculiar: for most twist angles it lacks translational invariance, having instead a quasiperiodic structure. Quasiperiodicity in 1D is known to strongly impact the electronic properties. However, the role of quasiperiodicity in twisted bilayer graphene and other moiré materials has been mostly ignored so far.

In this talk, we will present recent theoretical efforts towards the understanding of the role played by quasiperiodity in moiré electron systems. We have theoretically demonstrated that quasiperiodicity in tBLG leads to the emergence of narrow band single-particle critical states (delocalized in both real and momentum space) with subbalistic transport properties [1]. Similar critical states can also occur in 1D quasiperiodic models, and we have identified several such models using a recently developed approach based on real space – momentum space dualities [2,3,4,5].

To unveil the interplay between interactions and quasiperiodicity, we resort to a 1D illustrative example to demonstrate that quasiperiodicity can radically change the ground state properties of moiré systems [6]. While narrow bands play a significant role in enhancing interactions both for commensurate and incommensurate structures, only quasiperiodicity concomitant with critical states is able to extend the ordered phase down to an infinitesimal interaction strength. In this regime, the quasiperiodic-enabled state has contributions from infinitely many wave vectors. This quasi-fractal regime cannot be stabilized in the commensurate case even in the presence of a narrow band.  We will also present preliminary results indicating that quasiperiodicity can enhance superconductivity in 1D quasiperiodic models with critical phases [7].

References:
[1] M. Gonçalves, H. Z. Olyaei, B. Amorim, R. Mondaini, P. Ribeiro, and E. V. Castro, 2D Mater. 9 011001 (2022).
[2] M. Gonçalves, B. Amorim, E. V. Castro, and P. Ribeiro, SciPost Phys. 13, 046 (2022).
[3] M. Gonçalves, B. Amorim, E. V. Castro, and P. Ribeiro, Phys. Rev. B 108, L100201 (2023).
[4] M. Gonçalves, B. Amorim, E. V. Castro, and P. Ribeiro, Phys. Rev. Lett. 131, 186303 (2023).
[5] M. Gonçalves, J. H. Pixley, B. Amorim, E. V. Castro, and P. Ribeiro, Phys. Rev. B 109, 014211 (2024).
[6] M. Gonçalves, B. Amorim, F. Riche, E. V. Castro, and P. Ribeiro, arXiv: 2305.03800.
[7] R. Oliveira, M. Gonçalves, P. Ribeiro, E. V. Castro, and B. Amorim, arXiv:2303.17656.

14h00-15h00
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Voa alto com o teu talento no Talent Bootcamp em CIÊNCIAS.

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Evento no âmbito do Ciclo de Conferências "Conversas à Terça", promovido pela redeMOV da Universidade de Lisboa.

Seminário do Centro de Estatística e Aplicações da Universidade de Lisboa e do Centro de Matemática Computacional e Estocástica, por Joaquin Cavieres (University of Gӧttingen, Germany).

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Uma iniciativa dedicada a sensibilizar toda a sociedade, em especial os jovens, para os desafios climáticos que enfrentamos e para o papel crucial que podem desempenhar na construção de um futuro sustentável. 

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An annual meeting that aims to bring together Evolutionary Biologists working in Portugal and abroad in order to promote scientific cohesion and excellence. This meeting is a forum for scientists of all academic levels (from master students to principal investigators), to present their work and discuss, fostering new ideas and collaborations.

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