科技日報太原1月21日電（記者韓榮）21日，記者從山西大學獲悉，由該校主導、國內外多家單位合作的科研團隊在量子領域取得突破：在大角度轉角雙層石墨烯體系中，首次發現電位移矢量與磁場的比值量子化新機制，成功觀測到朗道能級交叉點處的量子化“中國結”圖案，並據此提出適用於低溫強磁場環境的新原理磁傳感器。相關成果發表於國際學術期刊《自然·傳感》上。

  低維體系中的量子化現象為電子運動呈現出以基本物理常數為尺度的“跳躍式”離散特徵，這一特性是現代量子計量學的核心基礎，也是量子計算等前沿科技的關鍵物質單元支撐。然而，自然界中能展現此類量子化特徵的凝聚態體系極為稀少，探索新型量子化物理系統，既是深化基礎物理認知的重要課題，也能為精密測量技術創新開闢新方向。

  “我們的實驗過程就像搭積木，每一步都要精準把控。”論文第一作者、山西大學光電研究所副教授董寶娟介紹，團隊通過機械剝離技術獲取單層單晶石墨烯，再利用幹法轉移技術將兩層石墨烯以20°—30°的大角度進行精確堆疊，最後用高質量六方氮化硼完成封裝，成功構建出微米尺度的微納器件。正是這一精心設計的實驗體系，在強磁場環境下觸發了獨特的層間弱耦合效應，最終讓量子化“中國結”圖案呈現——其尺寸均一，形態酷似傳統“中國結”。

  團隊中武漢大學吳馮成教授通過理論計算揭示了背後的物理機理，量子化“中國結”源於電場驅動下的層間電荷轉移相變，“中國結”內部電子相切換的臨界電場，主要由電場引發的層間極化與庫倫相互作用主導的電容能之間的“競爭”關係決定。基於這一核心發現，團隊進一步提出了新型低溫磁傳感方案，即利用“中國結”圖案中特徵峰間距與磁場強度的嚴格線性關係，只需測量兩個“結”之間的距離，就能像用刻度尺量長度一樣，精確反推出磁場強度。該傳感器具備高空間分辨率的潛力，有望成為低溫強磁場環境下的新一代磁強計。