去年获《物理世界》年度突破奖的张广宇团队与合作者在《PRL》发表重要成果，并被重点推

近日，以中国科学院物理研究所的张广宇团队与合作者在物理学顶级期刊《物理评论快报》(Physics Review Letter，PRL)发表一项重要研究成果，下面我们来简单了解一下：

10月29日，中科院物理所/中国科学院大学张广宇、杜罗军、翁红明与香港理工大学杨声远合作，作为共同通讯作者在《PRL》上报道了双层石墨烯中非线性霍尔效应的奇偶宇称性。奇偶效应是非线性物理的一个普遍特征，因为奇阶和偶阶响应遵循不同的对称性条件，并反映电子量子几何的不同方面。非线性霍尔效应（NLHEs）对基础科学和变革性应用都具有深远意义，近年来引起了强烈兴趣，但其奇偶宇称性仍难以捉摸。

该研究通过工程化对称性破缺，报道了在双层石墨烯中观察到非线性霍尔效应奇偶效应。该研究证明，偶阶NLHE需要面外电场来打破反演对称性，而奇阶NLHE则需要垂直磁场来打破双层石墨烯中的竖直镜面。有趣的是，在施加面外磁场时，研究观察到对偶阶NLHE的一种新贡献，其随场强线性增加。相比之下，磁场对奇阶NLHE的贡献主要由磁场强度的高阶三次标度主导。

此外，偶阶和奇阶NLHE均因朗道能级的形成而显著增强，并且在NLHE信号中可以清晰区分填充因子𝜈=±1,±2处的对称性破缺朗道能级。这些发现突出表明，与线性输运相比，NLHE对几何和拓扑性质（例如贝里曲率热点）以及对称性破缺态更为敏感。

该研究工作揭示了双层石墨烯中NLHE的奇偶效应，以及通过电和磁对NLHE进行调控并伴随此前未探索的磁贡献，深化了对非线性输运的基本理解，并为非线性电子学的技术进步开辟了途径。

据了解，该研究于2026年3月投稿，差不多6个月后的2026年9月文章被接受，如今正式发表。该研究第一单位为中国科学院物理研究所；张广宇为该文章的最后作者。该研究入选了PRL的“Editors’Suggestion”（编辑推荐论文），被重点推荐（HIGHLIGHTED ARTICLES）。

同时，文章还被美国物理学会(APS)旗下的《Physics（物理）》杂志作为“FEATURED IN PHYSICS”以“Synopsis”的形式对进行了亮点介绍。《Physics》杂志常驻英国的通讯编辑Ryan Wilkinson发表了题为“Odd and Even Effects Uncovered in Graphene（石墨烯中的奇偶效应被揭示）”的报道文章。

该文章认为：实验揭示了双层石墨烯非线性霍尔响应中一种潜在有用的奇偶二分性。双层石墨烯具有反演对称性和竖直镜面对称性，两者中任意一个被打破后非线性霍尔效应（NLHE）才能出现。中国科学院杜罗军及其同事在双层石墨烯体系中演示并探索了奇阶和偶阶NLHE。他们的研究表明两类NLHE受不同的对称性条件支配，并且可以通过电场或磁场被有效驱动；该发现可能有助于科学家开发更高效的整流器和其他电子器件。团队还发现了此前未被报道和未被探索的效应。总之，该团队的实验演示了NLHE如何被用于探测对称性破缺与材料电子性质之间的相互作用。

这也是张广宇、杜罗军团队与合作者的又一项重要成果。去年，该团队因制备出了全球首例二维金属（“First two-dimensional sheets of metal”）而入围了英国物理学会主办的《Physics World》（物理世界）评选的2025年度物理学领域十大突破榜单；并且最终被评为了2025年的“年度突破奖（Breakthrough of the Year）”，详见：十大突破榜首！恭喜中科院物理所首例二维金属重要成果被评为《物理世界》年度突破。

张广宇、杜罗军团队的这项“年度突破”成果是2025年3月发表在顶刊Nature上的。该研究实现了二维金属在埃级厚度极限的研究，团队利用独创的 “原子制造的范德华挤压技术”，成功实现了首例二维金属材料的制备。当时该团队成功制备出五种原子级厚度的二维金属，其中最薄的厚度仅约为6.3埃。团队表示，他们的目标是利用这些新材料探索物理学的基本原理；这一突破也可能推动新技术的开发。

张广宇目前为中科院物理所研究员，松山湖材料实验室副主任。张广宇团队以二维原子晶体为核心研究对象，发展构筑新方法和叠层界面调控技术，研究二维极限下材料特有的物理性质以及未来电子学器件应用。他还曾获国家“杰青”、中国物理学会胡刚复奖等荣誉。

杜罗军目前为中科院物理所特聘研究员，他曾是中国人民大学-中科院物理所的联合培养博士 (兰大本)，导师就是张广宇研究员。他主要研究二维材料原子制造、物性及器件应用；他曾获国家“优青”、2DM青年科学家奖等荣誉。

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