2026年6月2日——平面霍尔效应是一种桌面诊断工具，用于探测特殊量子特性，在基础研究和技术应用中都具有重要价值。或者说，人们此前是这样认为的，但日本神户大学研究人员经过仔细计算，阐明了该效应也可能出现在经典材料中的条件，这使得该诊断方法更具意义，并能实现更有目的性的设计。

在寻找适用于量子计算或自旋电子学的材料时，研究人员一直使用“平面霍尔效应”作为一种桌面诊断工具：他们向一个薄而平的样品通入电流，并观察在与样品同一平面的磁场作用下是否会产生电压。如果产生电压，那么电压响应磁场在样品平面内旋转的模式，就能向研究人员揭示材料的特性。

“在固态物理学中，由对称性支撑的优美定律是成立的。例如，在具有正方形对称性的晶体中，同样的对称性通常也会反映在其物理响应中。然而，我们这次处理的问题有些不同，”神户大学量子固态物理学家伏屋雄纪表示。在某些材料中，当磁场旋转时，电压表现出的模式每120度重复一次。“也就是说，即使晶体本身不具有三角形对称性，它对磁场的电响应也可能表现出与三角形相同的对称性，”伏屋解释道。研究人员将此视为材料具有不寻常量子特性的迹象，因为这种模式无法用经典的电子在晶体中运动模型来解释。伏屋说：“我被这种例外情况的有趣本质所吸引，因此想解决这个问题。”

在《物理评论B》期刊上，这位神户大学的物理学家及其团队现在证明，简而言之，是人们在数学分析上做得不够深入。对已有70年历史的经典理论进行更高阶的仔细分析表明，事实上，经典材料中也可以预期出现三重对称性。因此，他们的成果为物理学家提供了更锐利的诊断工具，用以识别不寻常的量子特性。该研究的第一作者山田彰良表示：“此前被认为在磁场中是一种罕见响应的现象，实际上可能广泛存在，这项研究揭示了一个理论和实验中的盲点，堪称一项突破。”

此外，神户大学团队还展示了经典材料中出现特殊电压模式的条件，以及为什么在之前对经典材料的实验中这种模式会出现。“关键是取向：晶体与探针的取向决定了三重对称分量，这适用于多种材料，”研究人员在论文中写道。山田补充道：“尤其引人注目的是，这种响应反映的是镜像对称性，而非更罕见的旋转对称性。”这意味着，如果能以特定的晶体取向进行制备，大量材料预计都会表现出三重对称性。

因此，这项新成果是赋能而非否定。它不仅为研究人员提供了更精确的分析工具，还告诉那些希望利用具有三重对称性的平面霍尔效应制作磁传感器或其他设备的人，他们可以使用更广泛的材料，而不仅仅是稀有材料，同时也指明了如何制造这些材料，以及哪些材料可能表现出最显著的效果。山田总结了这一成果，说道：“这项研究表明，通过解读电子流动的隐藏规律，可以从宏观电学测量中提取出关于微观晶体对称性和电子结构的信息。这是基于更可靠的测量和解释，推动先进下一代材料研究向前迈出的重要一步。”