我科學家首次在實驗中發現量子反常霍爾效應

2020-11-23 網易新聞

新華網北京3月15日電（記者李江濤）由清華大學薛其坤院士領銜，清華大學、中科院物理所和史丹福大學研究人員聯合組成的團隊在量子反常霍爾效應研究中取得重大突破，他們從實驗中首次觀測到量子反常霍爾效應，這是我國科學家從實驗中獨立觀測到的一個重要物理現象，也是物理學領域基礎研究的一項重要科學發現。

該成果於北京時間3月15日凌晨在美國《科學》雜誌在線發表。

據介紹，美國科學家霍爾分別於1879年和1880年發現霍爾效應和反常霍爾效應。在一個通有電流的導體中，如果施加一個垂直於電流方向的磁場，由於洛倫茲力的作用，電子的運動軌跡將產生偏轉，從而在垂直於電流和磁場方向的導體兩端產生電壓，這個電磁輸運現象就是著名的霍爾效應。而在磁性材料中不加外磁場也可以觀測到霍爾效應，這種零磁場中的霍爾效應就是反常霍爾效應。反常霍爾電導是由於材料本身的自發磁化而產生的，因此是一類新的重要物理效應。

量子霍爾效應之所以如此重要，一方面是由於它們體現了二維電子系統在低溫強磁場的極端條件下的奇妙量子行為，另一方面這些效應可能在未來電子器件中發揮特殊的作用，可用於製備低能耗的高速電子器件。

例如，如果把量子霍爾效應引入計算機晶片，將會克服電腦的發熱和能量耗散問題。然而由於量子霍爾效應的產生需要非常強的磁場，因此至今為止它還沒有特別大的實用價值，因為要產生所需的磁場不但價格昂貴，而且其體積龐大（衣櫃大小），也不適合於個人電腦和可攜式計算機。

據了解，量子反常霍爾效應的美妙之處是不需要任何外加磁場，因此，這項研究成果將會推動新一代的低能耗電晶體和電子學器件的發展，可能加速推進信息技術進步的進程。

(原標題：我科學家首次在實驗中發現量子反常霍爾效應)

本文來源：新華網 責任編輯：王曉易_NE0011

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