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三维量子霍尔效应 复旦大学课题组完成打破,揭秘量子霍尔效应是什么

2018-12-19 08:30 戎马俑在线 字号:T|T

西安戎马俑在线12月19日讯 量子霍尔效应,从二维到三维!复旦大学课题组完成打破

量子霍尔效应是20世纪以来凝结态物理范畴最紧张的迷信发明之一,迄今已有四个诺贝尔奖与其间接相干。但一百多年来,迷信家们对量子霍尔效应的研讨仍停顿于二维体系,从未涉足三维范畴。

三维量子霍尔效应 复旦大学课题组完成打破,揭秘量子霍尔效应是什么

克日,复旦大学物理学系修发贤课题组起首在这一范畴完成庞大打破,在拓扑半金属砷化镉纳米片中观察到了由外尔轨道构成的新型三维量子霍尔效应的间接证据,迈出了从二维到三维的要害一步。本日,相干研讨结果在线颁发于《天然》。

三维量子霍尔效应 复旦大学课题组完成打破,揭秘量子霍尔效应是什么

(复旦课题组团队合影)

量子霍尔效应是什么

量子霍尔效应(quantum Hall effect)是量子力学版本的霍尔效应,必要在高温强磁场的极度条件下才可以被视察到,此时霍尔电阻与磁场不再出现线性干系,而呈现量子化平台。霍尔效应在1879年被E.H.霍尔发明,它界说了磁场和感到电压之间的干系。当电流畅过一个位于磁场中的导体的时间,磁场会对导体中的电子孕育发生一个横向的作用力,从而在导体的两头孕育发生电压差。

简介

量子霍尔效应,是霍尔效应的量子力学版本。一样平常被看作是整数目子霍尔效应和分数目子霍尔效应的统称。

整数目子霍尔效应被马普所的德国物理学家冯·克利青发明。他因而得到1985年诺贝尔物理学奖。分数目子霍尔效应被崔琦、霍斯特·施特默和亚瑟·戈萨德发明,前两者因而与罗伯特·劳夫林分享1998年诺贝尔物理学奖。

整数目子霍尔效应最后在高磁场下的二维电子气体中被观察到;分数目子霍尔效应通常在迁徙率更高的二维电子气下才气被观察到。2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,乐成地在实行中从石墨中分散出石墨烯,在室温下视察到量子霍尔效应。

紧张意义

整数目子霍尔效应:量子化电导三维量子霍尔效应 复旦大学课题组完成打破,揭秘量子霍尔效应是什么被观察到,为弹道输运(ballistic transport)这一紧张观点提供了实行支持。

分数目子霍尔效应:劳夫林与J·K·珍表明了它的劈头。两人的事情展现了涡旋(vortex)和准粒子(quasi-particle)在凝结态物理学中的紧张性。

研讨远景

整数目子霍尔效应的机制曾经基本清晰,而仍有一些迷信家,如冯·克利青和纽约州立大学石溪分校的V·J·Goldman,还在做一些分数目子效应的研讨。一些实际学家指出分数目子霍尔效应中的某些平台可以组成非阿贝尔态(Non-Abelian States),这可以成为搭建拓扑量子盘算机的底子。

石墨烯中的量子霍尔效应与一样平常的量子霍尔举动大不雷同,为量子变态霍尔效应(Quantum Anomalous Hall Effect)。

别的,Hirsh、张首晟等提出自旋量子霍尔效应的观点,与之相干的实行正在吸引越来越多的存眷。

2010年,中科院物理所的方忠、戴希实际团队与拓扑绝缘体实际的创始者之一、斯坦福大学的张首晟等互助,提出了完成量子变态霍尔效应的最佳体系。 2013年,中国迷信院薛其坤院士领衔的互助团队又发明,在肯定的外加栅极电压范畴内,此质料在零磁场中的变态霍尔电阻到达了量子霍尔效应的特性值h/e2~ 25800欧姆。2013年3月15日,这个结果在线颁发在《迷信》杂志上。

这一发明可被用于生长新一代低能耗晶体管和电子学器件,进而推进信息技能的前进。

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