非线性霍尔效应在扭曲石墨烯中诱发新型量子振荡

作者: Svitlana Velhush

非线性霍尔效应在扭曲石墨烯中诱发新型量子振荡-1

在扭曲双层石墨烯中,研究人员意外发现了某种量子振荡现象,而按照现有的线性霍尔效应法则,这种现象本不该出现。中国物理学家通过实验直接观测到了这些振荡,并证实它们源自系统的非线性响应。

北京理工大学段俊熙领导的研究团队,对小转角扭曲双层石墨烯样品进行了精密测量。科研人员施加了交流电场并记录其横向电流,发现该电流的变化周期与磁场强度密切相关。相关研究成果已于2026年6月发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。

传统的霍尔效应表现为线性响应,即电流与电场强度成正比。但在本次实验中,系统中出现了二次项,从而产生了类似于舒勃尼科夫-德哈斯效应的振荡,尽管这种振荡并非源于传统意义上的朗道能级填充。这好比一个摆钟,它的摆动不仅取决于推力,还受到推力本身对轨迹扰动的影响——正是这种非线性机制“驱动”了量子态的变化。

此类振荡为在线性近似之外探测电子波函数的量子几何特性提供了可能。它们与石墨烯莫尔系统中的拓扑性质以及强电子相互作用有着直接的内在联系。

这一发现为研究拓扑相和相互作用态提供了全新的工具,而这些正是构建未来量子材料的基石。现在,科研人员可以在不破坏样品的情况下,实时测量非线性贡献。

发表在《物理评论快报》上的这些成果证实,扭曲石墨烯中的非线性霍尔效应为探索此前无法触及的量子几何领域打开了一扇窗。

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来源

  • Nonlinear Hall quantum oscillations to probe topological Brown-Zak fermions in graphen

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