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高分子科学前沿
2026-04-30 07:29
文章摘要
在凝聚态物理中,反常霍尔效应(AHE)传统上遵循轨道磁化方向、电流方向与霍尔电压方向两两垂直的“正交规则”。本研究针对二维与三维之间“跨维度”区间这一长期被忽视的空白区,由南京大学王雷教授、于葛亮教授及合作者,在菱形多层石墨烯中首次实验观测到一种根本性新型反常霍尔效应——跨维度反常霍尔效应(TDAHE)。研究背景是,在样品厚度远超原子层间距却小于垂直相干输运长度的区间,理论上可能催生全新物理现象。研究目的是在实验上实现这一区间并发现新型反常霍尔效应。研究团队制备了从三层到十五层不等的菱形石墨烯器件,通过双栅极结构独立调控载流子浓度和位移场。结论是,在厚度为2-5纳米的中间区间,电子可同时在面内和面外发生相干轨道运动,自发打破时间反演、旋转和镜面对称性,形成同时具有面外和面内轨道磁化的新奇金属态。该发现不仅打破了传统反常霍尔效应的正交规则,更为关联拓扑物理开辟了全新研究方向,预示着未来可通过引入莫尔超晶格势实现整数量子化甚至分数量子化的跨维度反常霍尔效应。
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