ねじれ二層グラフェンにおいて、従来の線形ホール効果の法則では説明できない量子振動が突如として観測されました。中国の物理学者チームは実験を通じてこの現象を直接捉え、それがシステムの非線形応答に起因するものであることを明らかにしました。
北京理工大学の段俊熙（Junxi Duan）氏率いる研究チームは、ねじれ角の小さいねじれ二層グラフェンの試料を用いて測定を行いました。研究者たちは交流電場を印加し、磁場に依存した周期で変化する横方向の電流を記録しました。
この研究結果は、2026年6月に学術誌『Physical Review Letters』に掲載されました。
通常のホール効果は、電流が電場に比例するという線形応答をもたらします。しかし今回のケースでは二次項が現れ、シュブニコフ＝ド・ハース効果に似た振動を引き起こしましたが、それは従来のようなランダウ準位の充填を伴わずに発生したものでした。
振り子が単に押された勢いだけでなく、その押し方自体が軌道を歪めることによって揺れ動く様子を想像してみてください。非線形性は、まさにそのようにして量子状態を「揺さぶって」いるのです。
こうした振動を捉えることで、線形近似の枠組みを超えて、電子の波動関数の量子幾何学を詳細に探ることが可能になります。これは、グラフェンのモアレ・システムにおけるトポロジカルな性質や強い電子相関に直接結びついています。
今回の発見は、次世代量子材料の基盤となるトポロジカル相や相互作用状態を研究するための新たな道を開くものです。試料を破壊することなく、非線形な寄与をリアルタイムで測定できるようになりました。
『Physical Review Letters』に発表されたこの成果は、ねじれ二層グラフェンの非線形ホール効果が、これまで踏み込むことのできなかった量子幾何学の領域への扉を開くものであることを証明しています。
