近年來，“分?jǐn)?shù)陳絕緣體”的提出與實(shí)現(xiàn)為這一問題提供了新的思路。它利用材料本身的拓?fù)淠軒Ш碗娮娱g強(qiáng)關(guān)聯(lián)作用，在零磁場條件下即可形成數(shù)量子反常霍爾態(tài)。目前，實(shí)驗(yàn)上觀測到的分?jǐn)?shù)態(tài)可以很好的被傳統(tǒng)的Landau能級圖像(如經(jīng)典的Jain復(fù)合費(fèi)米子序列)或現(xiàn)有的拓?fù)淅碚撍忉尅Ｒ虼?，尋找零磁場下超越傳統(tǒng)Landau能級描述的全新分?jǐn)?shù)拓?fù)湮飸B(tài)，成為該領(lǐng)域一個(gè)至關(guān)重要的科學(xué)問題。高陳數(shù)拓?fù)淦綆У姆謹(jǐn)?shù)化為該問題的突破提供了新的方向。相對于單個(gè)Landau能級(陳數(shù)為C=1)，拓?fù)淦綆У年悢?shù)可以為任意整數(shù)，因此基于高陳數(shù)(C>1)拓?fù)淦綆?shí)現(xiàn)的分?jǐn)?shù)陳絕緣體有望帶來超越傳統(tǒng)拓?fù)淅碚摽蚣艿男挛锢怼?br /> 

　　近期，北京大學(xué)物理學(xué)院盧曉波、宋志達(dá)、劉開輝等團(tuán)隊(duì)緊密合作，成功在轉(zhuǎn)角菱方石墨烯中，觀測到尤為豐富的高陳數(shù)量子反?；魻枒B(tài)，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了高陳數(shù)拓?fù)淠軒У钠娈惙謹(jǐn)?shù)化。
 

　　具體而言，他們利用雙層石墨烯與菱方四層石墨烯構(gòu)建了全新的莫爾體系。
 

　　由于關(guān)聯(lián)電子與貝里曲率場的深度耦合，該系統(tǒng)產(chǎn)生了系列新的關(guān)聯(lián)拓?fù)鋺B(tài)。首先在莫爾填充數(shù)v=1處，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了可受電場調(diào)控的兩種量子反常霍爾態(tài)，其對應(yīng)陳數(shù)為C=3和C=4；隨后在v=3附近進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了陳數(shù)從|C|=1至|C|=7連續(xù)演化的多個(gè)量子反?；魻枒B(tài)。在單一系統(tǒng)中激發(fā)出高豐度的量子反常霍爾態(tài)，這一發(fā)現(xiàn)在國際上尚屬第一例。尤其在非公度填充處，實(shí)驗(yàn)上觀測到不同的量子反?；魻枒B(tài)可以通過調(diào)節(jié)載流子濃度連續(xù)切換，表明電子在庫侖作用的驅(qū)動(dòng)下，自發(fā)地破缺了空間的連續(xù)平移對稱性。這一奇異的現(xiàn)象與近年來廣受關(guān)注的 “反?；魻柧w”理論預(yù)言高度一致。
 

　　更進(jìn)一步，團(tuán)隊(duì)在v=2/3處第一次報(bào)道了全新的分?jǐn)?shù)陳絕緣體態(tài)，其霍爾電阻量子化到Rxy=7e2/3h并且該數(shù)值嚴(yán)格服從C=7/3分?jǐn)?shù)量子反?；魻枒B(tài)的Streda公式。目前，這一基于高陳數(shù)拓?fù)淦綆Х謹(jǐn)?shù)化得到的分?jǐn)?shù)態(tài)無法用傳統(tǒng)的分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)理論(如經(jīng)典的 Jain 復(fù)合費(fèi)米子序列)或現(xiàn)有的高陳數(shù)拓?fù)淅碚撍忉?，也超越了?dāng)前主流理論模型的預(yù)測范圍。該實(shí)驗(yàn)研究不僅拓展了人們對關(guān)聯(lián)拓?fù)湮飸B(tài)的認(rèn)知邊界，更由于高陳數(shù)拓?fù)鋺B(tài)所帶來的多通道邊緣態(tài)特性，為在零磁場下探索非阿貝爾任意子及拓?fù)淞孔佑?jì)算提供了全新的非Landau能級范式。
 

　　相關(guān)成果以“Fractional High-Chern Insulator in Twisted Rhombohedral Graphene”為題，于2026年7月15日在線發(fā)表于《自然》(Nature)。該論文的共同第一作者為北大物理學(xué)院的博士生李澤旭、王法杰以及博士后王文軒。盧曉波、宋志達(dá)、劉開輝以及王文軒為該論文的共同通訊作者。北京大學(xué)物理學(xué)院謝心澄、王捷給予了重要的理論指導(dǎo)，張?jiān)僬堋㈥柷飬⑴c了器件制備與測量工作。日本NIMS的Kenji Watanabe和Takashi Taniguchi提供了氮化硼襯底。研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和北京凝聚態(tài)物理國家研究中心開放課題等的支持。
 

　　引用：物理學(xué)院盧曉波課題組首次實(shí)現(xiàn)高陳數(shù)拓?fù)淦綆Х謹(jǐn)?shù)化-北京大學(xué)