Des chercheurs de l'Université de Nanjing ont identifié un nouvel état quantique de la matière dans un matériau mince en carbone où les électrons ne sont ni totalement bidimensionnels ni totalement tridimensionnels. La découverte, appelée effet Hall anomal transdimensionnel, est apparue de manière inattendue lors d'expériences menées dans des champs magnétiques. Lei Wang et son équipe ont confirmé le phénomène après une année d'analyse.
Lei Wang, de l'Université de Nanjing en Chine, et ses collègues examinaient un matériau mince composé d'atomes de carbone disposés en losanges, dans le but d'observer des courants électroniques efficaces. Lorsqu'ils étaient immergés dans un champ magnétique, les électrons ont affiché un comportement inhabituel, présentant un effet Hall sous deux champs magnétiques mutuellement perpendiculaires. Cela a permis des mouvements en boucle à la fois horizontaux et verticaux dans un matériau de seulement 2 à 5 nanomètres d'épaisseur, qui ne devrait pas supporter un tel mouvement tridimensionnel dans les deux directions simultanément. L'équipe a baptisé ce phénomène « effet Hall anomal transdimensionnel » (TDAHE), un phénomène inédit non prédit par la théorie. Wang a déclaré : « Le TDAHE est arrivé comme une surprise totale, un phénomène jamais vu dans aucun autre matériau auparavant, et aucune théorie ne le prévoit. » Après les premières mesures, ils ont passé environ un an à vérifier les données grâce à des expériences de suivi et à des échantillons supplémentaires, écartant ainsi toute erreur. Selon Wang, cet état ne mélange pas les caractéristiques 2D et 3D mais représente un régime distinct. Andrea Young, de l'Université de Californie à Santa Barbara, a décrit les états des électrons comme manquant de symétrie de trois manières, les comparant à un « quart-métal » où les symétries limitent les capacités des électrons. Le groupe de Wang prévoit des études supplémentaires sur d'autres matériaux en utilisant des outils avancés tels que des capteurs magnétiques à base de diamant. Les résultats sont publiés dans la revue Nature.
