魔角扭转三层石墨烯中谷间相干序的成像

魔角扭转三层石墨烯（MATTG）展现出一系列自发破缺其底层对称性的强关联电子相。这些相的微观本质及其剩余对称性是一个关键未解之谜，其解决有望揭示扭转材料中超导性的起源。此处我们利用扫描隧穿显微镜研究MATTG的关联相，并识别出相互作用驱动的空间对称性破缺的显著特征。在低应变样品中，约每摩尔超晶格（moiré）原胞2-3个电子或空穴的填充范围内，我们观察到石墨烯晶格的原子尺度重构，并伴随隧穿谱中的关联能隙。这种短尺度重构表现为Kekulé超晶胞——意味着电子间自发的谷间相干——并在与能隙发展相重合的宽磁场与温度范围内持续存在。覆盖数个moiré原胞的大尺度图谱进一步揭示了Kekulé图案的缓慢演化，表明原子尺度重构与更长moiré尺度的平移对称性破缺共存。我们采用自相关与傅里叶分析提取这些相的内禀周期性，发现其与理论提出的非公度Kekulé螺旋序一致。此外，我们发现表征moiré尺度调制的波长随空穴掺杂远离能带半填充而单调减小，且对磁场仅弱依赖。我们的结果为应变存在下MATTG关联相的本质提供了关键见解，并暗示超导性起源于谷间相干母态。