清華大學發現「量子反常霍爾效應」
清華大學和中國科學院物理研究所昨日在北京聯合宣布,由清華大學薛其坤院士領銜的科研團隊首次在實驗中發現量子反常霍爾效應,攻克世界難題。業內人士認為,這是世界基礎科學領域的重大發現,將對信息技術進步產生重大影響,著名物理學家、諾貝爾獎得主楊振寧稱讚其是諾貝爾級的成績。A股中,與此次實驗相關以及與清華大學、中科院科研合作密切的上市公司有望受益,如綜藝股份(600770)、福晶科技(002222)、同方股份(600100)等。
「量子霍爾」是諾獎熱門
霍爾效應是美國物理學家霍爾在1879年發現的一個物理效應。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。
1880年,霍爾在研究磁性金屬的霍爾效應時發現,即使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。
事實上,從上個世紀1980年開始,德國、美國科學家相繼發現了整數量量子效應和非數量霍爾效應,他們都獲得了諾貝爾物理學獎。因此,量子反常霍爾效應也被視作「量子霍爾效應家族最後一個重要成員」。
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的研究人員聯合組成的團隊,歷時4年完成的研究報告3月15日曾在美國《科學》雜誌在線發表。中國科學家首次在實驗上獨立觀測到量子反常霍爾效應,被視作「世界基礎研究領域的一項重要科學發現」。
量子反常
霍爾效應意義重大
量子霍爾效應的重要性在於它可能在未來電子器件中發揮特殊的作用,用於製備低能耗的高速電子器件,從而推動信息技術的進步。然而,由於普通量子霍爾效應的產生需要用到非常強的磁場(通常需要的磁場強度是地磁場的幾萬倍甚至幾十萬倍),應用起來十分昂貴和困難;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。
而量子反常霍爾效應的最美妙之處就在於不需要任何外加磁場,人類有可能利用其無耗散的邊緣態發展新一代的低能耗電晶體和電子學器件,從而解決電腦發熱問題和摩爾定律的瓶頸問題。這也是各國科學家為什麼會特別重視量子反常霍爾效應的原因。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革命的進程。
清華大學薛其坤院士帶領的團隊利用分子束外延的方法生長了高質量的磁性摻雜拓撲絕緣體薄膜,將其製備成輸運器件,並在極低溫環境下對其磁電阻和反常霍爾效應進行了精密測量,終於發現在一定的外加柵極電壓範圍內,此材料在零磁場中的反常霍爾電阻達到了量子霍爾效應的特徵值。世界難題得以攻克。
關注相關受益公司
受清華大學量子反常霍爾效應實驗成功的推動,與實驗內容相關、與清華大學科研合作密切的A股上市公司值得關注,如綜藝股份、福晶科技、同方股份等。
綜藝股份(600770):公司2006年11月與清華大學等合資設立綜藝超導科技有限公司,開發高溫超導濾波器技術(佔44%股份),目前能夠完整擁有智慧財產權和產品生產能力的只有美國和中國,該高溫超導項目為國家863的重大項目,擁有完整的自主智慧財產權。2012年公司高溫超導濾波系統實現規模商業應用,該項目負責人就是清華大學物理系教授曹必松,而此次清華大學物理系薛其坤院士帶隊發現量子反常霍爾效應,該教授在β-FeSe超導薄膜的分子束外延生長和超導電性研究方面已開展了深入的研究。未來清華大學物理系科研成果的商業應用,公司由於有長期合作關係,先發優勢明顯。
福晶科技(002222):中科院旗下上市公司,主要從事非線性光學晶體、雷射晶體及精密光學元器件的研發、生產和銷售,公司是全球領先非線性光學晶體與雷射晶體元器件製造商,是LBO、BBO非線性光學晶體元器件、Nd:YVO4雷射晶體元器件以及Nd:YVO4+KTP膠合晶體等產品全球規模最大製造商,是國內最大KTP非線性光學晶體元器件製造商。作為中科院福建物質結構研究所旗下的上市平臺,公司通過承接大股東的科研成果,積極延伸產業鏈,為公司培育新的增長點。該股昨日尾盤快速拉升,截至收盤上漲1.57%。
同方股份(600100):公司依託清華大學的科研實力與人才平臺,圍繞「技術+資本、合作+發展、品牌化+國際化」的發展戰略,在信息、能源環境兩大產業方向上不斷探索、創新,形成了以計算機、數字城市、物聯網應用、微電子與射頻技術、多媒體、半導體與照明、知識網絡、軍工、數位電視、環境科技等十大主幹產業為核心的發展格局。此次清華大學教授的重大發現,對工業未來科技產業化將起到帶動作用。該股昨日小幅震蕩上行,收漲0.86%。
(來源:中國證券報)