由香港大学(HKU)和香港科技大学(HKUST)领导的国际研究团队在量子材料领域取得重大发现，揭示了扭曲双层石墨烯中可控的非线性霍尔效应。

该研究结果发表在《物理评论快报》上，为二维量子莫尔材料的独特性质提供了新的线索，并有望在新材料和量子信息等行业中得到广泛应用，以实现超高灵敏度的太赫兹探测在室温下。

该团队由博士组成。香港大学物理系学生张旭及其导师孟紫阳博士;科大物理系王宁教授及其博士后研究员黄美珍和吴泽飞(现为曼彻斯特大学副研究员);密歇根大学孙凯教授结合理论、计算和实验进行了深入研究。

他们发现，通过调整扭曲双层石墨烯中拓扑平带的色散，可以轻松控制和操纵在霍尔效应中起着至关重要作用的贝里曲率偶极矩(详细信息可在补充说明中找到)。

研究人员发现，利用垂直施加的电场，可以轻松调节扭曲石墨烯中平带的色散，并在施加横向驱动电流时观察到纵向上明显的非线性电压响应。随着施加场、应变和扭曲角度的调整，响应发生显着变化，表现出增加、减少和方向变化。

这些实验观察证实了非线性输运行为对拓扑平带中贝里曲率热点滑动的敏感性，并由他们的理论计算完美地解释了。

研究人员还研究了莫尔势和扭转角在扭转双层石墨烯的可控非线性霍尔效应中的作用。他们发现莫尔势的强度在确定观察到的非线性响应的幅度方面起着至关重要的作用。通过改变石墨烯层之间的扭转角，研究人员能够操纵莫尔势，从而控制非线性传输行为。

扭曲双层石墨烯中展示的可控非线性霍尔效应对于在新的实验平台中实现量子霍尔材料和非线性霍尔效应具有巨大的潜力。与传统电子器件不同，石墨烯中由低频电流驱动的非线性霍尔效应没有电压阈值或过渡时间限制。这为使用低频电流的倍频和整流应用开辟了可能性，特别是在太赫兹频率范围内，在室温下具有显着的响应和超高灵敏度。

扭曲双层石墨烯中可控非线性霍尔效应的发现代表了量子材料领域的重大进步。它为凝聚态物理、新材料和量子信息方面的进一步探索和应用铺平了道路。