南京大学与南科大、上科大合作最新顶刊Nature:发现一种前所未有的反常霍尔效应
- 2026-05-10 22:12:40
南京大学与南科大、上科大合作最新顶刊Nature:发现一种前所未有的反常霍尔效应在最新一期的顶刊Nature上，南京大学联合上海科技大学、南方科技大学等高校发表了一项重要成果，下面我们来简单了解一下： 4月29日，南京大学王雷、于葛亮与上海科技大学刘建鹏、南方科技大学赵悦合作，作为共同通讯作者在Nature报道了菱方薄层石墨烯中的变维反常霍尔效应。在具有时间反演对称性破缺的材料中出现的反常霍尔效应（AHE），是磁有序与电子轨道运动相互作用的典型体现。在二维（2D）系统中，AHE与面内手性轨道运动所产生的面外轨道磁化强度相耦合。在三维（3D）系统中，样品厚度远远超过垂直相干输运长度l z时 
该研究实验报道了一种全新类型的AHE，该效应在多层菱方石墨烯中同时耦合了面内和面外轨道磁化强度，表现为在面内和面外磁场下均出现显著的霍尔电阻磁滞回线。这一状态源于一种由电子-电子相互作用驱动的、自发打破时间反演对称性、镜面对称性和旋转对称性的奇特金属相。通过测量从3层到15层不等的多个器件，研究发现该现象仅在2–5nm的中间厚度范围内出现。 理论计算表明，处于这一窗口内的载流子能够在2D平面内以及跨平面方向上维持相干的轨道运动。这些结果共同揭示了一个介于2D和3D之间的未知“穿越维度”区域——在该区域中，样品厚度远大于原子间距，但仍与lz相当——正是这种新物质状态（即跨维度反常霍尔效应）得以出现的条件。 总之，该研究的发现了一类独特（同时耦合面内与面外轨道磁化）的反常霍尔效应，拓展了对AHE的理解，也为在变维度体系中开展强关联与拓扑物理的研究开辟了一个全新的模型。 本文第一单位为南京大学，南方科技大学和上海科技大学为“共一共通”作者单位。文章共同第一作者为南京大学物理学院李庆鑫、南方科技大学凡华和上海科技大学李敏。据了解，该研究于2025年4月投稿，2026年3月底文章被接受，如今正式发表。
本文最后通讯作者王雷，他本科和硕士均毕业于新加坡国立大学，2014年博士毕业于美国哥伦比亚大学，师从二维材料领域的先驱James Hone。此后他在康奈尔大学任Kavli Fellow进行博士后研究，合作导师为Paul McEuen。2020年他加入南京大学至今，目前为该校物理学院教授。他长期从事二维量子材料的电学输运性质的研究，在二维材料异质结器件制备方法中作出了开创性的技术突破。他目前已参与发表Nature和Science达11篇。 
本文共同通讯作者于葛亮，他本科毕业于南京理工大学，博士毕业于英国曼彻斯特大学，师从诺奖得主Andre Geim和Konstantin Novoselov。此后他在英国国家石墨烯中心进行博士后，2017年他加入南京大学至今，目前为该校物理学院教授。他主要研究方向为二维材料量子器件与量子输运、强关联体系和超导等。 
本文共同通讯作者刘建鹏，他2010年本科毕业于南开大学，2015年博士毕业于罗格斯大学。此后他在加州大学圣巴巴拉分校卡弗里理论物理研究所进行博士后研究；2018他加入香港科技大学任研究助理教授，2020年他加入上海科技大学至今，目前为该校物质科学与技术学院长聘副教授，研究员。他的研究领域主要是凝聚态理论以及量子材料体系的第一性原理计算，他在本研究当中主要负责理论部分。 
本文共同通讯作者赵悦，她2005年本科毕业于中国科学技术大学，2011年博士毕业于美国哥伦比亚大学。此后她在美国国家标准与技术研究院（NIST）任研究助理，2015年她回国加入南方科技大学至今，目前为该校物理系副教授。她主要研究领域为量子输运、扫描隧道显微镜和石墨烯等二维材料。 
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