您当前的位置:网站首页 > 区县播报 > 正文阅读 >

三维量子霍尔效应 复旦大学课题组实现突破,揭秘量子霍尔效应是什么

2018-12-19 08:30  兵马俑在线  字号:T|T

西安兵马俑在线12月19日讯 量子霍尔效应,从二维到三维!复旦大学课题组实现突破

量子霍尔效应是20世纪以来凝聚态物理领域最重要的科学发现之一,迄今已有四个诺贝尔奖与其直接相关。但一百多年来,科学家们对量子霍尔效应的研究仍停留于二维体系,从未涉足三维领域。

三维量子霍尔效应 复旦大学课题组实现突破,揭秘量子霍尔效应是什么

近日,复旦大学物理学系修发贤课题组首先在这一领域实现重大突破,在拓扑半金属砷化镉纳米片中观测到了由外尔轨道形成的新型三维量子霍尔效应的直接证据,迈出了从二维到三维的关键一步。今天,相关研究成果在线发表于《自然》。

三维量子霍尔效应 复旦大学课题组实现突破,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,需要在低温强磁场的极端条件下才可以被观察到,此时霍尔电阻与磁场不再呈现线性关系,而出现量子化平台。霍尔效应在1879年被E.H.霍尔发现,它定义了磁场和感应电压之间的关系。当电流通过一个位于磁场中的导体的时候,磁场会对导体中的电子产生一个横向的作用力,从而在导体的两端产生电压差。

简介

量子霍尔效应,是霍尔效应的量子力学版本。一般被看作是整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应的统称。

整数量子霍尔效应被马普所的德国物理学家冯·克利青发现。他因此获得1985年诺贝尔物理学奖。分数量子霍尔效应被崔琦、霍斯特·施特默和亚瑟·戈萨德发现,前两者因此与罗伯特·劳夫林分享1998年诺贝尔物理学奖。

整数量子霍尔效应最初在高磁场下的二维电子气体中被观测到;分数量子霍尔效应通常在迁移率更高的二维电子气下才能被观测到。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,成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,在室温下观察到量子霍尔效应。

重要意义

整数量子霍尔效应:量子化电导三维量子霍尔效应 复旦大学课题组实现突破,揭秘量子霍尔效应是什么被观测到,为弹道输运(ballistic transport)这一重要概念提供了实验支持。

分数量子霍尔效应:劳夫林与J·K·珍解释了它的起源。两人的工作揭示了涡旋(vortex)和准粒子(quasi-particle)在凝聚态物理学中的重要性。

研究前景

整数量子霍尔效应的机制已经基本清楚,而仍有一些科学家,如冯·克利青和纽约州立大学石溪分校的V·J·Goldman,还在做一些分数量子效应的研究。一些理论学家指出分数量子霍尔效应中的某些平台可以构成非阿贝尔态(Non-Abelian States),这可以成为搭建拓扑量子计算机的基础。

石墨烯中的量子霍尔效应与一般的量子霍尔行为大不相同,为量子反常霍尔效应(Quantum Anomalous Hall Effect)。

此外,Hirsh、张首晟等提出自旋量子霍尔效应的概念,与之相关的实验正在吸引越来越多的关注。

2010年,中科院物理所的方忠、戴希理论团队与拓扑绝缘体理论的开创者之一、斯坦福大学的张首晟等合作,提出了实现量子反常霍尔效应的最佳体系。 2013年,中国科学院薛其坤院士领衔的合作团队又发现,在一定的外加栅极电压范围内,此材料在零磁场中的反常霍尔电阻达到了量子霍尔效应的特征值h/e2~ 25800欧姆。2013年3月15日,这个成果在线发表在《科学》杂志上。

这一发现可被用于发展新一代低能耗晶体管和电子学器件,进而推动信息技术的进步。

本文原载于兵马俑在线(http://news.wmxa.cn),转载请保留本链接,敬谢!

    全站热点
    新城区中山门街道群策巷社区走访慰问独居老人 关怀暖人心

    2018-12-18 19:06阅读

    群众饮水有困扰 应急设备来帮忙

    2018-12-18 10:10阅读

    市委第五督查组对灞桥区食药监系统争创平安鼎工作进行督导检查

    2018-12-17 12:36阅读

    5年前发生火灾房子被警方查封 现物业要求补缴5年费用

    2018-12-15 11:04阅读

    临潼区水务局第二自来水有限公司开展消防知识培训及消防演练

    2018-12-13 21:21阅读

    阎良小餐饮示范创建工作居西安第一

    2018-12-12 18:26阅读

    长安3万余名中小学生争当环保小卫士

    2018-12-11 13:31阅读