研究人员设计出一种简单的方法来调谐石墨烯（由单层碳原子形成的材料）中的量子效应，即将石墨烯暴露在太阳下。 最近，他们将论文“石墨烯光致分数量子霍尔效应”发表在“Physical Review Letters”上并提出了一种发现新量子反应的方法，主要是针对以前预测过但迄今为止在实验中仍然无法获得的量子。

联合量子研究所（JQI）的博士后研究员，并且也是论文的共同作者Tobias Grass说：“我们的想法是利用光来设计这些材料。光的优势在于它的灵活性，就像有一个旋钮可以改变样品中的物理特性。”

科学家们提出了一种使石墨烯中的电子发生全新的量子反应的方法。

该方案提出了一种方法来改变低温和强的磁场条件（至少比冰箱磁场强上千倍）扁平材料中发生的物理效应。在这种情况下，在二维空间中周围的电子开始以不寻常的方式表现出来。它们不是连续地流过物质，而是锁定在特定大小和能量的紧密的圆形轨道上，几乎没有离开它们的斑点。每个轨道只能有一定数量的电子。当轨道被部分填充时，会激活带电粒子之间的新的相互作用，并产生一个复杂的量子反应。

电子在石墨烯中执行这种编排称为分数量子霍尔效应。有趣的是，调整电子之间的相互作用可以诱导他们形成不同的量子霍尔跳舞模式，但是它只能在一个更强的磁铁或者完全不同的样本（有时将两层石墨烯堆叠在一起）中发生。

JQI和纽约市立大学的研究人员合作开展了一项新工作，提出使用激光来规避这些实验中的难题，甚至因此可以创造出新的量子反应。光可以促使电子在不同能量的轨道之间跳跃。结果，电子之间的相互作用改变并导致了不同的行为模式，包括在实验中从未见过的一些反应模式。光的强度和频率改变了特定轨道的电子数量，为控制电子性能提供了一种简单的方法。

JQI研究员兼论文作者Mohammad Hafezi说：“这种轻物质反应衍生出一些以前只在理论上研究过的模型，但是没有提出实施这些结果的实验方案。”

解开这些理论行为可能会揭示新的量子反应。有些甚至可能会产生奇特的量子粒子，比如这些粒子可以协同工作以免受噪音干扰。这是一个诱人的想法，可以用来构建强大的量子计算机。

文章来自nanowerk,原文题目为Light may unlock a new quantum dance for electrons in graphene，由材料科技在线汇总整理。