但以往的實(shí)驗(yàn)證明，量子霍爾效應(yīng)只會在二維或者準(zhǔn)二維體系中發(fā)生?！氨热缯f這間屋子,，除了上表面、下表面,，中間還存在一個(gè)空間,。”修發(fā)賢用手上下比劃著,。人們知道,，在“天花板”或者“地面”上，電子可以沿著“邊界線”有條不紊的做著規(guī)則運(yùn)動,，一列朝前,，一列向后，像是兩列在各自軌道上疾馳的列車,。那么,，在立體空間中呢？

三維體系中存在量子霍爾效應(yīng)嗎,？如果有,，電子的運(yùn)動機(jī)制是什么？

把“房子”放歪 發(fā)現(xiàn)來源于外爾軌道的運(yùn)動機(jī)制

“我們在砷化鎘納米片中看到這一現(xiàn)象時(shí),，非常震驚,，三維體系里邊怎么會出現(xiàn)量子霍爾效應(yīng)？”2016年10月,，修發(fā)賢及其團(tuán)隊(duì)第一次用高質(zhì)量的三維砷化鎘納米片觀測到量子霍爾效應(yīng)的時(shí)候,，就像目睹汽車飛到空中那樣又驚又喜。

很快,，他們的這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在了《自然·通訊》上,。隨后,，在樣品制備過程中借鑒了修發(fā)賢團(tuán)隊(duì)前期已發(fā)表的經(jīng)驗(yàn)，日本和美國也有科學(xué)家在同樣的體系中觀測到了這一效應(yīng),。但遺憾的是,，基于當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)際的電子運(yùn)動機(jī)制并不明確,。

課題組提出了他們的猜想：一種可能的方式是從上表面到下表面的體態(tài)穿越,，電子做了垂直運(yùn)動；另一種可能是電子在上下兩個(gè)表面,，即在兩個(gè)二維體系中,，分別獨(dú)立形成了量子霍爾效應(yīng)。

課題組決定,，打破砂鍋問到底,。但面對千分之一根頭發(fā)絲大小的實(shí)驗(yàn)材料，快如閃電的電子運(yùn)動速度,，這實(shí)驗(yàn)該怎么做,？起初，他們也不知該如何下手,。

“我們把‘房子’放歪了,！”實(shí)驗(yàn)材料雖小，靈感卻可以從日常生活而來,。

修發(fā)賢課題組想了一個(gè)辦法,，他們創(chuàng)新性地利用楔形樣品實(shí)現(xiàn)可控的厚度變化?！拔蓓敱粌A斜了,，房子內(nèi)部上下表面的距離就會發(fā)生變化?！毙薨l(fā)賢比劃出一個(gè)“橫倒的梯形”,。