反常霍尔效应（AHE）产生于时间反演对称性破缺的材料体系，是磁性有序与电子轨道运动相互耦合的典型物理现象。在二维体系中，反常霍尔效应与面内手性轨道运动诱导的面外轨道磁化紧密关联；在三维体系中，当样品厚度远大于纵向相干输运长度lz时，其反常霍尔效应可等效视为二维效应沿厚度方向的平均结果，依然由面内轨道运动产生的面外轨道磁化主导。
南京大学物理学院王雷教授、上海科技大学刘健鹏副教授、南方科技大学赵悦副教授以及南京大学物理学院于葛亮教授携手在多层菱方石墨烯中实验观测到一种全新的反常霍尔效应：无论施加面内还是面外磁场，体系均呈现显著的霍尔电阻磁滞行为，可同时耦合面内与面外轨道磁化。该物态源于一种特殊金属相，在电子–电子相互作用驱动下自发破缺时间反演、镜面及旋转对称性。
通过对 3~15 层不同厚度器件的系统测试，发现该新奇现象仅出现在2–5 nm的中间厚度区间。理论计算表明，该厚度窗口内载流子可在二维平面内部及层间同时维持相干轨道运动。
以上结果揭示了二维与三维之间一种从未被探索的跨维度区间：样品厚度远大于原子层间距，但仍与纵向相干输运长度lz相当，在此区间可孕育全新物质态 ——跨维度反常霍尔效应。本研究定义了一类全新的反常霍尔效应，为跨维度体系中的关联电子物理与拓扑物理开辟了全新研究范式。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10471-1
这个工作是王雷教授发表的第11篇正刊。王雷，南京大学物理学院教授，南京大学固体微结构全国重点实验室副主任，长期从事二维量子材料的电学输运性质的研究。王雷发明的二维材料的pick-up转移堆叠技术，推进了二维范德华材料异质结领域的产生和发展。王雷教授目前已发表SCI学术论文70余篇，包括Nature、 Science 及其子刊35篇，其中 Science 6篇，Nature 5篇，被引用共3万余次。
于葛亮，南京大学物理学院教授，固体微结构全国重点实验室教授。师从石墨烯物理诺贝尔奖获得者安德烈·海姆，长期从事高迁移率二维材料和半导体器件研究，首次实现了二维材料千万级电子迁移率和二维半导体传感器晶圆流片。于葛亮教授目前已发表SCI学术论文70余篇，包括Nature、Science及其子刊、PNAS等。
该工作实验部分由南京大学王雷课题组和合作者南方科技大学赵悦课题组、南京大学于葛亮课题组完成，理论部分主要由上海科技大学刘健鹏课题组完成，复旦大学谢心澄院士和江华老师给予了重要理论指导。南京大学为论文第一作者单位也是第一通讯单位。南京大学物理学院李庆鑫博士、南方科技大学凡华博士和上海科技大学李敏博士为论文共同第一作者；南京大学物理学院王雷教授、上海科技大学刘健鹏副教授、南方科技大学赵悦副教授以及南京大学物理学院于葛亮教授，为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、江苏省物理科学研究中心、江苏省自然科学基金、合肥国家实验室和中科院北京怀柔极端条件实验室的支持，在此表示感谢。
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