英專家:量子反常霍爾效應預示新時代的來臨

2021-02-08 清華大學新聞網

英專家:量子反常霍爾效應預示新時代的來臨

來源:新華網 2013-04-14  劉石磊

        中國科學家從實驗中首次觀測到量子反常霍爾效應,英國牛津大學專家對此發現予以高度評價,並指出這一成果預示著一個令人興奮的新時代的來臨。

        牛津大學物理系講師索斯藤·赫斯耶達爾說:「這一成果預示著一個令人興奮的新時代的來臨——對於基礎物理學來說,觀察到量子反常霍爾效應讓研究新的量子系統成為可能;對於更廣泛的(電子)設備領域來說,這一成果為研發新式電子器件提供了基礎。」

        英國牛津大學物理系講師陳宇林指出,在反常霍爾效應發現120年後,清華大學和中科院物理所的研究團隊,在磁性摻雜的拓撲絕緣體材料中實現了量子反常霍爾效應,這是一個很了不起的成就。

        陳宇林解釋說:「反常霍爾效應是固體中由電子自身的自旋和軌道運動耦合導致的一個輸運過程。而在量子反常霍爾絕緣體中,自發磁矩和自旋軌道耦合結合產生了拓撲非平凡電子結構,引起在無外加磁場條件下的量子霍爾效應。因為只有一個自旋通道參與電子導電,使其無損耗的導電比量子自旋霍爾體系更不容易被幹擾,這將更有利於應用在低損耗電子和自旋電子學器件中。」

        陳宇林認為,這個成就也肯定了近年來中國對基礎研究的重視和投入。他說:「在拓撲絕緣體領域,華人科學家和中國國內的研究組作出了巨大的貢獻。在過去兩年中,清華大學和中科院物理所的研究人員做了大量工作,克服了各種困難,終於在世界上首次實現了這個優美的物理學現象。這說明只要有合適的條件,中國的科研是可以走在世界前沿的。」

 

相關焦點

  • 量子反常霍爾效應
    他們的計算表明,這種磁性拓撲絕緣體多層膜在一定的厚度和磁交換強度下,即處在「量子反常霍爾效應」態。該理論與材料設計的突破引起了國際上的廣泛興趣,許多世界頂級實驗室都爭相投入到這場競爭中來,沿著這個思路尋找量子反常霍爾效應。研究過程自1988年開始,就不斷有理論物理學家提出各種方案,然而在實驗上沒有取得任何進展。
  • 量子反常霍爾效應:打開諾貝爾獎富礦的鑰匙--中國數字科技館
    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,有望通過開發低能耗的高速電子器件從而引領新一輪信息技術革命。此前,在量子霍爾效應家族裡仍未被發現的效應是量子反常霍爾效應——不需要外加磁場的量子霍爾效應。
  • 美專家稱讚量子反常霍爾效應為諾獎級成果
    美專家稱讚量子反常霍爾效應為諾獎級成果來源:新華網 2013-04-14 林小春 任海軍        中國清華大學和中科院物理所的聯合研究團隊日前從實驗中首次觀測到量子反常霍爾效應。張首晟是美籍華人,擔任清華大學特聘教授,在拓撲絕緣體、量子自旋霍爾效應、自旋電子學、高溫超導等領域有傑出貢獻。        至於在實際應用方面,賽翁希克指出,「要走的路還很長」。
  • 量子反常霍爾效應與材料物理學
    1月8日,由清華大學薛其坤院士領銜,清華大學、中國科學院物理所聯合組成的實驗團隊完成的「量子反常霍爾效應的實驗發現」項目獲2018年度國家自然科學獎一等獎。薛其坤教授領銜的科研團隊在世界上首次在實驗上觀測到量子反常霍爾效應,實現了這一基礎科學領域的重大突破。薛其坤教授表示,材料生長動力學奠定了他們的研究基礎。本期特邀薛其坤院士介紹量子反常霍爾效應發現實驗的過程以及背後的材料物理學研究。
  • 薛其坤:量子反常霍爾效應與材料物理學
    1月8日,由清華大學薛其坤院士領銜,清華大學、中國科學院物理所聯合組成的實驗團隊完成的「量子反常霍爾效應的實驗發現」項目獲2018年度國家自然科學獎一等獎。薛其坤教授領銜的科研團隊在世界上首次在實驗上觀測到量子反常霍爾效應,實現了這一基礎科學領域的重大突破。薛其坤教授表示,材料生長動力學奠定了他們的研究基礎。本期特邀薛其坤院士介紹量子反常霍爾效應發現實驗的過程以及背後的材料物理學研究。
  • 量子反常霍爾效應:中國做出來的「諾獎級成果」
    量子反常霍爾效應:中國做出來的「諾獎級成果」 原標題:   新華社北京1月8日電 題:量子反常霍爾效應:中國實驗室裡做出來的「諾獎級成果」  新華社記者陳芳、胡喆、荊淮僑
  • 量子霍爾家族的新成員 實驗發現量子反常霍爾效應
    量子霍爾效應是整個凝聚態物理領域最重要、最基本的量子效應之一。它是一種典型的宏觀量子效應,是微觀電子世界的量子行為在宏觀尺度上的一個完美體現。在量子霍爾效應家族裡一個至今尚未被發現的效應是「量子反常霍爾效應」——不需要外加磁場的量子霍爾效應。
  • 科學網—首次實現量子反常霍爾效應
    本報訊(見習記者孫愛民 記者丁佳)
  • 薛其坤院士綜述文章:量子反常霍爾效應
    20世紀80年代整數和分數量子霍爾效應的發現使人們開始利用數學中拓撲的概念用來理解物質形態,為凝聚態物理帶來了巨大的概念突破,因此分別於1985年和1998年獲得諾貝爾物理獎,並發展成為凝聚態物理中的一個重要研究方向。 量子反常霍爾效應是磁性材料中反常霍爾效應的量子化版本,是一種不需要外磁場就可以實現的量子霍爾效應。
  • 量子反常霍爾效應比肩諾獎 或促成投資新主題
    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。  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。
  • 清華大學發現量子反常霍爾效應 觸及諾貝爾獎
    <<相關閱讀:背後故事——清華大學薛其坤院士領銜實驗上攻克量子世界制高點  130多年前,美國物理學家霍爾先後發現了霍爾效應和反常霍爾效應。1980年德國科學家馮·克利青發現整數量子霍爾效應,1982年美國科學家崔琦和施特默發現分數量子霍爾效應,這兩項成果分別於1985年和1998年獲得諾貝爾物理獎。
  • 我國首次實驗發現量子反常霍爾效應
    近日,我國在量子科學研究中取得重大突破,在磁性摻雜的拓撲絕緣體薄膜中,首次觀測到量子反常霍爾效應。該成果被視為世界基礎研究領域的一項重要科學發現。    作為微觀電子量子行為的宏觀體現,量子霍爾效應一直在凝聚態物理研究中佔據極其重要的地位,並可能在未來用於製備低能耗的高速電子器件。然而,量子霍爾效應的產生需要施加強磁場,因此,造價昂貴、體積龐大等因素限制了其走向實際應用。
  • 中科大石墨烯與矽烯中的量子反常霍爾效應獲得理論新突破
    合肥微尺度物質科學國家實驗室與物理系雙聘教授喬振華研究組與校內外同行合作在預言石墨烯和矽烯中的量子反常霍爾效應方面取得新突破,成果發表在3月14日和21日前後兩期的國際權威物理學雜誌《物理評論快報》上,後者併入選編輯推薦文章。   量子反常霍爾效應是當今凝聚態物理領域一個備受關注的研究熱點。
  • 量子反常霍爾效應的實驗觀測和體會(四)
    Haldane)就預期了沒有磁場的量子霍爾效應。拓撲絕緣體領域出現之後,張首晟、日本學者永長直人(Nagaosa)和華人學者牛謙等都預期了如何由拓撲絕緣體實現量子反常霍爾效應。其中,有種理論預言認為用拓撲絕緣體原始材料再加上磁性材料摻雜,使它變得有磁性,不就可以實現量子化的反常霍爾效應了嗎?2006年,清華校友祁曉亮和導師張首晟論證了在拓撲絕緣體表面加磁性可以產生量子反常霍爾效應。
  • 量子反常霍爾效應:中國實驗室裡做出來的「諾獎級成果」
    1月8日,由清華大學教授、中國科學院院士薛其坤領銜的清華大學和中科院物理所實驗團隊在量子反常霍爾效應取得的突破性成果,獲得2018年度國家自然科學獎一等獎。(小標題)全球首次發現:中國實驗室裡產生的世界級基礎研究原創成果「量子反常霍爾效應」——當第一次聽說這個名字,許多人都會一頭霧水。
  • 薛其坤院士解釋量子反常霍爾效應—新聞—科學網
    薛其坤:要實現這種量子霍爾效應所佔的磁場,是地球地磁場的十萬倍甚至上百萬倍,要產生這樣的磁場需要一個非常大的設備,一般來講的話是和冰箱那麼大,一個計算機的晶片很小,顯然這種量子霍爾效應很難得到應用。 但量子反常霍爾效應的好處在於不需要任何外加磁場,因此這項研究成果將推動新一代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進程。
  • 「量子反常霍爾效應」研究取得重大突破
    由中國科學院物理研究所和清華大學物理系的科研人員組成的聯合攻關團隊,經過數年不懈探索和艱苦攻關,最近成功實現了「量子反常霍爾效應」。這是國際上該領域的一項重要科學突破,該物理效應從理論研究到實驗觀測的全過程,都是由我國科學家獨立完成。  量子霍爾效應是整個凝聚態物理領域最重要、最基本的量子效應之一。
  • 八件量子反常霍爾效應研究相關科學儀器實物入藏國博
    八件清華大學物理系量子反常霍爾效應研究相關科學儀器實物今天正式入藏中國國家博物館。國博表示,將對這些珍貴科學物證進行認真整理、保管、研究和展示,以此記錄、闡釋和弘揚新時代科學發展與進步。捐贈品包括薛其坤院士及清華大學量子反常霍爾效應研究團隊自主研發的分子束外延蒸發源爐、樣品臺、掃描隧道顯微鏡用杜瓦等8件研究中所使用關鍵性科學儀器實物。所謂霍爾效應其實是一種常見的電磁現象,廣泛應用於磁傳感器和半導體工業。
  • 薛其坤揭秘量子反常霍爾效應:電子運動的交通規則
    當前,能夠在宏觀尺度顯示量子力學效應的量子材料是物理學、材料科學、電子學、量子信息等學科共同關注的焦點,有可能會推動材料、信息、能源等技術的革命性發展剛剛落幕的國家科學技術獎勵大會上,由我國科學家薛其坤、王亞愚、何珂、馬旭村、呂力為代表的研究團隊完成的「量子反常霍爾效應的實驗發現」項目,獲得2018年度國家自然科學獎一等獎。
  • 《科學》發文評述量子反常霍爾效應實驗發現
    這個結果證實了期待已久的量子反常霍爾效應的存在,這是量子霍爾家族的最後一位成員(如圖所示)。這個現象是量子自旋霍爾效應,也就是自旋霍爾效應的量子化。  如果量子自旋霍爾系統中一個方向的自旋通道能夠被抑制,比如,通過鐵磁性,這自然的會導致量子反常霍爾效應。鐵磁導體中的霍爾電阻由正比於磁場的正常霍爾效應部分和正比於材料磁化帶來的反常霍爾效應部分組成。量子反常霍爾效應指的是反常霍爾效應部分的量子化。量子自旋霍爾效應的發現極大地促進了量子反常霍爾效應的研究進程。