与量子霍尔效应需要外加强磁场不同，量子自旋霍尔效应利用自旋-轨道耦合就能使材料的体态绝缘而边缘态导电，也就是量子自旋霍尔态。量子自旋霍尔效应会在二维狄拉克材料中发生，而这种体系中最广为人知的就是石墨烯。但由于碳自旋-轨道的耦合作用太过微弱，导致我们很难在石墨烯中观测到量子自旋霍尔效应。最近，一项发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）的研究首次在实验上证实了与石墨烯相似的材料——锗烯也存在量子自旋霍尔效应，且能通过电场调控量子自旋霍尔效应的发生。

研究人员在Ge2Pt衬底的Ge缓冲层上生长了单层锗烯，通过扫描隧道显微镜，他们能够区分锗烯的边缘态和体态，并测量在施加垂直方向电场时的电流。由于锗具有强自旋-轨道耦合，在低场强下，它就能表现出明显的量子自旋霍尔效应。而在高场强下，锗烯会转变为普通的绝缘体。在从低场到高场的转变中，锗烯经历了拓扑相变，维持量子自选霍尔效应的对称性被打破。这项研究不仅展示了锗烯中量子自旋霍尔效应的稳定性，同时能通过施加电场开关量子自旋霍尔效应的特性也证明，这种材料或可用于制造室温拓扑场效应晶体管。