W skręconym dwuwarstwowym grafenie nieoczekiwanie wystąpiły oscylacje kwantowe, których obecność przeczy wszelkim znanym zasadom liniowego efektu Halla. Chińscy fizycy zarejestrowali je bezpośrednio podczas eksperymentu i wykazali, że wynikają one z nieliniowej odpowiedzi układu.
Zespół pod kierownictwem Junxi Duana z Pekińskiego Instytutu Technologii przeprowadził pomiary na próbkach skręconego dwuwarstwowego grafenu o niewielkim kącie obrotu. Badacze zastosowali zmienne pole elektryczne i rejestrowali prąd poprzeczny, którego okres zmian zależał od pola magnetycznego. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Physical Review Letters w czerwcu 2026 roku.
Klasyczny efekt Halla charakteryzuje się liniową odpowiedzią, w której natężenie prądu jest proporcjonalne do pola. W tym przypadku pojawił się jednak składnik kwadratowy generujący oscylacje przypominające efekt Szubnikowa-de Haasa, choć powstają one bez zapełniania poziomów Landaua w tradycyjnym ujęciu. Wyobraźmy sobie wahadło, które porusza się nie tylko pod wpływem pchnięcia, ale także wskutek tego, jak samo pchnięcie zniekształca jego tor ruchu — właśnie tak nieliniowość „rozbujała” stany kwantowe.
Oscylacje te umożliwiają badanie geometrii kwantowej funkcji falowych elektronów poza ramami przybliżenia liniowego. Są one bezpośrednio powiązane z właściwościami topologicznymi oraz silnymi oddziaływaniami elektronowymi w grafenowych układach mory.
Odkrycie to dostarcza nowego narzędzia do analizy faz topologicznych i stanów oddziałujących, które stanowią fundament przyszłych materiałów kwantowych. Obecnie możliwe jest mierzenie wkładów nieliniowych w czasie rzeczywistym bez konieczności niszczenia badanej próbki.
Wyniki opublikowane w Physical Review Letters potwierdzają, że nieliniowy efekt Halla w skręconym grafenie otwiera okno na dotychczas niedostępne obszary geometrii kwantowej.
