[ca] El descobriment de materials bidimensionals va obrir un camí únic per estudiar les propietats electròniques dels materials quàntics que d'altra manera estan absents en sistemes tridimensionals. Poc després del descobriment del grafè (2004), es va trobar una plètora de materials 2D amb diverses propietats com metalls, aïllants, semiconductors, superconductors, imants, etc. Aquests materials es poden muntar utilitzant la força de van der Waals (vdW), que amplia enormement les possibilitats d'estudiar nous fenòmens. Inicialment, les heteroestructures vdW s'han fet apilant verticalment diferents capes. No obstant això, l'angle de gir toca un punt d'afinació interessant per dissenyar les propietats electròniques de les heteroestructures 2D. Seguint les prediccions teòriques de llarga durada, la gent ha observat fenòmens quàntics exòtics en el grafè de bicapa torçat el 2018. En aquesta tesi, s'han estudiat les propietats electròniques del grafè torçat bicapa màgica (MATBG), que consisteix en dues capes de grafè girades per un angle ¿ = 1.1°. S'ha demostrat experimentalment que MATBG posseeix bandes electròniques planes en l'escala de baixa energia, que acull múltiples fenòmens correlacionats com aïllants correlacionats, superconductivitat, magnetisme, etc. Estudiem diferents fases del MATBG en presència d'un camp magnètic per revelar l'estat fonamental de camp zero del sistema. En presència d'un petit camp magnètic (B ¿ 3 T), la conductància de Hall de MATBG mostra quantificació amb els nombres de Chern C = ±1, ±2, ±3 i ±4 que nuclea a partir de diferents farcits enters de les bandes de moiré, ¿ = ±3, ±2, ±1 i 0 respectivament. Aquestes fases es poden interpretar com a aïllants de Chern d'espín i vall polaritzats. La seqüència exacta i la correspondència dels nombres de Chern i els factors d'ompliment suggereixen que aquests estats són impulsats directament per la interacció electrònica, que específicament trenca la simetria de temps-reversal en el sistema. També hem estudiat l'evolució de l'espai de fases de MATBG en camp magnètic alt i hem explorat l'espectre de Hofstadter. A causa de la gran àrea cel lular de la unitat de moiré, MATBG arriba a un flux quàntic complet (¿0) per cèl·lula de la unitat de moiré proper a 30 T. Estudiem un comportament de magnetotransport detallat de MATBG fins a B = 31 T. A ¿0, s'observen aïllants correlacionats reentrants a ¿ = +2, +3. La reconstrucció de la superfície de Fermi impulsada per la interacció també s'observa en altres emplenaments de la banda que s'identifiquen per l'aparició d'un nou conjunt de nivells de Landau (LLs). Estudiem més a fons les bandes dispersores d'energia superior en presència d'un camp magnètic. L'anàlisi dels passos LL en bandes dispersives similars a Rashba permet una comparació lliure de paràmetres a una sèrie màgica recentment derivada de passos a nivell en un camp magnètic i proporciona restriccions en els paràmetres del hamiltonià Bistritzer-MacDonald. Per primera vegada, això ens permet verificar experimentalment l'estructura de banda de MATBG. En la següent secció d'aquesta tesi, s'ha estudiat l'efecte del cribratge de Coulomb en l'estat fonamental de les fases quàntiques com aïllant correlacionat i superconductor. La coexistència d'aquests dos estats provoca preguntes intrigants sobre les seves relacions. Hem afinat directament les correlacions electròniques canviant la separació entre el grafè i una capa de projecció metàllica. Els aïllants correlacionats són suprimits quan les separacions són més petites que la mida orbital Wannier típica (~ 15 nm) i també en dispositius amb angles de gir lleugerament lluny de l'angle màgic (¿ = 1.1° ± 0.05°). Després de l'extinció de les ordres aïllants, l'espai de fase vacat és assumit pels superconductors. Finalment, estudiem la dependència de la temperatura de la resistència i descobrim una fase metàllica estranya fins a una temperatura molt baixa T = 40 mK.

[es] El descubrimiento de los materiales bidimensionales abrió un camino único para estudiar las propiedades electrónicas de los materiales cúanticos, ausentes en los materiales tridimensionales que. Poco despúes del descubrimiento del grafeno (2004), se encontró una plétora de materiales 2D con diversos propiedades tales como metales, aislantes, semiconductores, superconductores, imanes etc. Estos materiales se pueden ensamblar través de la fuerza de van der Waals, lo que amplía enormemente las posibilidades de estudiar nuevos fenómenos. Inicialmente, las heteroestructuras de van der Waals se han hecho apilando verticalmente una capa encima de otra. Sin embargo, introducir un ángulo de rotación constituye un ajuste interesante para diseñar las propiedades electrónicas de las heteroestructuras 2D. Siguiendo predicciones teóricas, la gente ha observado fenómenos cuánticos exóticos en grafeno bicapa rotado en 2018. En esta tesis, hemos estudiado las propiedades electrónicas del grafeno bicapa torcido de ángulo mágico (MATBG), que consiste en dos capas de grafeno rotadas un ángulo ¿ = 1.1°. Se ha demostrado experimentalmente que MATBG posee bandas electrónicas planas en la escala de baja energía. Esta banda plana alberga múltiples fenómenos correlacionados, como aislantes correlacionados, superconductividad, magnetismo, etc. Hemos estudiado diferentes fases de MATBG en presencia de un campo magnético para revelar el estado fundamental del sistema a cero campo magnético. En presencia de un pequeño campo magnético (B < 3 T), la conductancia de Hall de MATBG muestra un valor cuantizado con los números de Chern C = ±1, ±2, ±3 y ±4 que se nuclean a partir de cupaciones enteras de las bandas moiré, ¿ = ±3, ±2, ±1 y 0, respectivamente. La secuencia exacta y la correspondencia de los números de Chern y los factores de ocupación sugieren que estos estados están directamente impulsados por interacciones electrónicas, que rompen específicamente la simetra de inversión de tiempo en el sistema. También hemos estudiado la evolución del espacio de fase de MATBG en alto campo magnético y explorado el espectro de Hofstadter. Debido a el granárea de la celda unitaria moiré MATBG alcanza un cuanto de flujo completo (F0) por celda unitaria moiré cerca de 30 T. Estudiamos un detalle comportamiento de magnetotransporte del sistema hasta B = 31 T. En F0, se observa una serie de aislantes correlacionados reentrantes en los factores de ocupación ¿ = +2, +3. También se observa la reconstrucción de la superficie de Fermi impulsada por las interacciones, que es identificada por la aparición de un nuevo conjunto de niveles de Landau. Estudiamos más a fondo las bandas dispersivas de mayor energía en MATBG en presencia de campo magnético. El análisis de los cruces de los niveles de Landau en las bandas dispersivas de carácter Rashba permiten una comparación sin parámetros con una serie mágica recién derivada de estos cruces en un campo magnético y proporciona restricciones en los parámetros del Hamiltoniano Bistritzer-MacDonald. En la siguiente sección de esta tesis, hemos estudiado el efecto de un parámetro importante, apantallamiento de Coulomb en el estado fundamental de la fases cuánticas como aislante correlacionado y superconductor. Hemos modificado directamente las correlaciones electrónicas cambiando la distancia de separación entre el grafeno y una capa de protección metálica. Los aislantes correlacionados se suprimen cuando las separaciones son más pequeñas que el tamaño típico del orbital de Wannier (15 nm) y también en dispositivos conángulos de rotación que se desvían del ángulo mágico (¿ = 1.1° ± 0.05°). Finalmente, estudiamos la dependencia de la temperatura de la resistividad en MATBG y revelamos una fase de metal extraño hasta una temperatura muy baja T = 40 mK. Por tanto, hemos demostrado experimentalmente el efecto de varios parámetros externos (magnético, apantallamiento, temperatura etc.) sobre el estado fundamental de MATBG.