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文章作者:管理一号 | 2019-01-05
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100多年来,迷信家们对量子霍尔效应的研究仍逗留于二维体系,量子霍尔效应是20世纪以来凝集态物理范畴最重要的迷信发明之一。

 

 

为完成这一范畴的打破,复旦大年夜学物理学系修发贤带领其课题组在拓扑半金属砷化镉纳米片中不雅测到了由外尔轨迹构成的新式三维量子霍尔效应的直接根据,迈出了从二维到三维的关键一步。相干研究成果于北京时间12月18日零时在线发表于《天然》主刊。

      早在130多年前,美国物理学家霍尔就发明,对通电的导体加上垂直于电流偏向的磁场,电子的活动轨迹将发生发火偏转,在导体的纵向偏向发生发火电压,这个电磁景象就是“霍尔效应”。但以往的实验证明,量子霍尔效应只会在二维或许准二维体系中发生发火。三维体系中存在量子霍尔效应吗?假设有,电子的运动机制是甚么?

       为答复这一成绩,修发贤团队在一种特其他材料体系中,也就是拓扑狄拉克半金属砷化镉材料里,不雅测到三维量子霍尔效应。该效应与传统的二维量子霍尔不合,存在特其他电子轨迹,称为外尔轨迹,电子可以或许从上表面穿越到下表面,然后再回到上表面。

       修发贤注解,课题的难点在于材料的制备和器材的丈量。重要对材料的请求非常高,有须要可以或许精确操控厚度,有须要有很高的迁徙率。课题组从2014年开端生长这个材料,如今可以或许达到厚度的可控性(50—100纳米),迁徙率达到10万。第二个难点在于,丈量有须要在顶点条件下停止:高温文强磁场。温度在几十毫K(也就是零下270多摄氏度),强磁场在30多特斯拉(地磁场的百万倍)。

      “我们的这个研究归于安闲商量型的基础研究,在凝集态物理方面,我们发清楚明了三维量子霍尔效应,可以或许为往后的进一步科研商量供给必定的实验基础。”修发贤说。

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