Des oscillations quantiques ont surgi de manière inattendue dans une bicouche de graphène torsadé, défiant ainsi les principes établis de l'effet Hall linéaire. Des physiciens chinois les ont observées directement par l'expérience, démontrant qu'elles résultent d'une réponse non linéaire du système.
L'équipe dirigée par Junxi Duan, de l'Institut de technologie de Pékin, a effectué des mesures sur des échantillons de graphène bicouche présentant un faible angle de torsion. En appliquant un champ électrique alternatif, les chercheurs ont enregistré un courant transversal dont la période de variation dépendait du champ magnétique. Ces résultats ont été publiés dans la revue Physical Review Letters en juin 2026.
Habituellement, l'effet Hall produit une réponse linéaire où le courant demeure proportionnel au champ appliqué. Dans ce cas précis, l'émergence d'un terme quadratique a généré des oscillations semblables à l'effet Shubnikov-de Haas, bien qu'elles surviennent sans le remplissage habituel des niveaux de Landau. Imaginez un pendule dont le mouvement dépendrait non seulement de l'impulsion reçue, mais aussi de la manière dont cette impulsion déforme sa propre trajectoire : c'est ainsi que la non-linéarité « bouscule » les états quantiques.
Ces oscillations permettent de sonder la géométrie quantique des fonctions d'onde électroniques au-delà des approximations linéaires classiques. Elles sont directement liées aux propriétés topologiques ainsi qu'aux fortes interactions électroniques au sein des systèmes de moiré du graphène.
Cette découverte offre un nouvel outil pour explorer les phases topologiques et les états d'interaction qui constitueront le socle des futurs matériaux quantiques. Il est désormais possible de mesurer les contributions non linéaires en temps réel sans altérer l'intégrité de l'échantillon.
Les travaux parus dans Physical Review Letters confirment que l'effet Hall non linéaire dans le graphène torsadé ouvre une voie vers un domaine jusqu'ici inaccessible de la géométrie quantique.
