一般来说，材料的电阻很大程度上取决于其物理尺寸和基本性质。但是，在特殊情况下，这种阻力可以取一个独立于基本性质的固定值，它是“量化的”(意味着它以离散的步骤而不是以连续的方式变化)。电阻的这种量化通常发生在强磁场和低温的环境下，而且是电子二维运动的时候。现在，哥廷根大学领导的一个研究小组在低温和几乎完全没有磁场的情况下，成功地在天然双层石墨烯(只有两个原子厚)中演示了这种效应。这项研究的结果已经发表在杂志《自然》上。
研究小组使用了天然双层石墨烯。精致的石墨烯片通过标准的微机械加工技术接触，片的定位使它们可以像桥一样自由悬挂，边缘由两个金属触点固定。在极其干净的双层石墨烯中发现了低温下的定量电阻和几乎检测不到的磁场。此外，电流流动时没有任何能量损失。原因是磁力的一种形式，它不是以传统磁体中看到的一般方式产生的(即通过电子内部磁矩的排列)，而是通过石墨烯双层中带电粒子本身的运动产生的。
研究人员表示，这些粒子会产生自己固有的磁场，从而导致电阻的量化。这种效果很特别，不仅因为它只需要一个电场，还因为它出现了八种不同的版本，可以通过施加磁场和电场来控制。这种效果可以打开和关闭，带电粒子的运动方向可以反转。
研究人员认为，这一发现揭示了石墨烯可能的应用实例，例如，在自旋电子学领域开发创新的计算机组件，这可能对数据存储产生影响。此外，有利的是，该研究可以在由简单和自然发生的材料组成的系统中显示这种效应。这与最近流行的“异质结构”形成鲜明对比，异质结构不需要不同材料复杂而精确的组成。
基于目前的发现，还需要进一步的研究，需要找到在更高温度下稳定的方法，因为目前的研究只发生在绝对零度以上五度。
相关研究论文《双层石墨烯中轨道磁驱动的量子反常霍尔八重态》发表在期刊《自然》上。
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原始纸张：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03849-w
