超谷电子概念与扭转诱导的量子超谷霍尔效应

固体中电子的集体运动常方便地描述为准粒子的运动。本文表明这些准粒子可以是分层的。例子包括谷电子，其在蜂窝晶格内以超轨道运动并形成谷赝自旋，或波包的自旋。我们证明扭转可诱导双层体系莫尔超晶格中谷电子的更高层级运动。这种更大尺度的谷电子集体运动，可视为高层级准粒子（即我们所称的超谷电子）的自旋（自旋转）。该准粒子原则上可具有介观尺寸，因为莫尔超胞可以非常大。它可能导致拓扑与手性输运、超流等引人入胜的性质，即便这些性质在原始未扭转体系中并不存在。以扭转反铁磁耦合蜂窝晶格双层为例，我们发现形成了具有周期交错磁通的Haldane型超晶格，体系可展现量子超谷霍尔效应。进一步分析揭示超谷电子投影到顶层与底层时具有相反手性，并可描述为实空间中纠缠的狄拉克费米子两个分量（磁单极），或巨电子。我们的理论为理解固体中电子集体运动开辟了新途径。