In un doppio strato di grafene ritorto sono emerse improvvisamente oscillazioni quantistiche che, secondo le note leggi dell'effetto Hall lineare, non avrebbero dovuto manifestarsi. Un team di fisici cinesi le ha rilevate direttamente in via sperimentale, dimostrando come esse scaturiscano dalla risposta non lineare del sistema.
Il gruppo guidato da Junxi Duan del Beijing Institute of Technology ha condotto misurazioni su campioni di grafene a doppio strato con un angolo di torsione ridotto. Gli scienziati hanno applicato un campo elettrico alternato registrando una corrente trasversale che variava con un periodo dipendente dal campo magnetico. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review Letters nel giugno 2026.
Il normale effetto Hall produce una risposta lineare, in cui la corrente risulta proporzionale al campo. In questo caso è invece emerso un termine quadratico che genera oscillazioni simili all'effetto Shubnikov-de Haas, ma che si verificano senza il consueto riempimento dei livelli di Landau. Si immagini un pendolo che oscilla non solo per la spinta ricevuta, ma anche per il modo in cui la spinta stessa ne altera la traiettoria: in modo analogo, la non linearità "sollecita" gli stati quantistici.
Tali oscillazioni permettono di sondare la geometria quantistica delle funzioni d'onda degli elettroni oltre i limiti dell'approssimazione lineare. Esse sono direttamente collegate alle proprietà topologiche e alle forti interazioni elettroniche tipiche dei sistemi moiré del grafene.
La scoperta fornisce un nuovo strumento per lo studio delle fasi topologiche e degli stati interagenti che costituiscono il fondamento dei futuri materiali quantistici. Adesso è possibile misurare i contributi non lineari in tempo reale senza dover distruggere il campione.
Le conclusioni, pubblicate su Physical Review Letters, confermano che l'effetto Hall non lineare nel grafene ritorto apre una finestra su un ambito della geometria quantistica precedentemente inaccessibile.
