南京大学の研究チームは、炭素原子からなる薄膜材料において、電子が完全に二次元的でも三次元的でもない、新しい量子状態を特定した。この「トランスディメンショナル異常ホール効果」と名付けられた発見は、磁場を用いた実験中に予期せず現れたものである。王雷氏率いる研究チームは、1年間の分析を経てこの現象を確認した。
中国の南京大学の王雷氏らは、効率的な電子電流を観察することを目的として、ひし形に配置された炭素原子からなる薄い材料を調査していた。磁場中に置かれた際、電子は異常な挙動を示し、互いに直交する2つの磁場の下でホール効果を見せた。これにより、わずか2〜5ナノメートルの厚さの材料でありながら、水平方向と垂直方向の両方でループ運動が可能となった。本来、この厚さの材料では、そのような三次元的な運動が両方向に同時に生じることはないはずである。研究チームはこれを「トランスディメンショナル異常ホール効果（TDAHE）」と名付けたが、これは従来の理論では予測されておらず、これまで観察されたことのない現象である。王氏は「TDAHEは完全な驚きとして現れました。他のどの材料でも見られたことがなく、理論的にも予測されていない現象です」と述べている。最初の測定後、チームは約1年間をかけて追跡実験や追加サンプルによるデータ検証を行い、誤差の可能性を排除した。王氏によれば、この状態は二次元と三次元の特性が混ざり合ったものではなく、独立した領域を示すものであるという。カリフォルニア大学サンタバーバラ校のアンドレア・ヤング氏は、電子の状態を対称性が三重に欠如していると表現し、対称性が電子の能力を制限する「クォーターメタル」のようなものであると例えた。王氏のグループは今後、ダイヤモンドベースの磁気センサーなどの先端ツールを使用し、他の材料を用いた研究を計画している。この研究結果は『ネイチャー』誌に掲載された。
