三維量子霍爾效應：2018年首次觀測到(在線發表于《自然》)
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2023-09-09
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1879年，美國物理學家霍爾發現霍爾效應，向高能導體施加垂直于電流方向的磁場，電子的運動路徑發生偏轉，并在導體的縱向產生電壓的現象就是霍爾效應。1980年，德國科學家馮·克利青首次在二維體系里發現了量子霍爾效應，但一百多年來，大家對量子霍爾效應的研究依然停留在二維體系。直到2018年復旦大學物理學系修發賢課題組在拓撲半金屬砷化鎘納米片中觀測到了由外爾軌道形成的新型三維量子霍爾效應的直接證據，便將關于三維量子霍爾效應的相關研究成果以《砷化鎘中基于外爾軌道的量子霍爾效應》為題發表在英國雜志《自然》上，這也是很大的科研成果。
三維量子霍爾效應的意義
它可以為未來三維空間的量子化傳輸提供新的思路和實驗依據，在光電探測、拓撲量子計算、低功耗電子器件等方面具有很高的應用價值。可以說是凝聚態物理領域重要的科學進展。
反常霍爾效應
反常霍爾效應是，電導是由材料本身的自發磁化產生，這是一種新的重要物理效應。反常霍爾效應明顯不同于普通霍爾效應。反常霍爾效應是霍爾在1881年研究磁霍爾效應時發現的，霍爾效應也可以在不添加外部磁場的情況下觀察到。零磁場中的霍爾效應是反常霍爾效應。
量子反常霍爾效應
量子反常霍爾效應也不同于量子霍爾效應，量子霍爾效應需要強磁場才能看到，而量子反常霍爾效應并不依賴于強磁場，而是由材料本身的自發磁化產生的，這意味著量子霍爾狀態可以在零磁場中實現，更容易應用于電子設備，人們在日常生活中需要。
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