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【中国科学报】三维量子霍尔效应首获验证 2019-05-16 [复制链接]

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发表于 2019-5-16 10:54:24 |显示全部楼层
【中国科学报】三维量子霍尔效应首获验证 2019-05-16
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在碲化锆体系中观测到三维量子霍尔效应。(设计:王国燕、何聪)
本报讯(记者杨保国 通讯员范琼)
中国科学技术大学乔振华课题组与南方科技大学张立源课题组等合作,首次在毫米级的碲化锆材料上观测到三维量子霍尔效应,研究成果日前发表在《自然》上。
霍尔效应描述了当磁场加载到金属和半导体上时,电力与磁力之间的一种相互关系。1879年发现的霍尔效应这一基础理论对半导体行业意义深远,因为它是二极管发明的重要前提。1980年,德国科学家冯·克利青首次在二维体系里发现了量子霍尔效应,改变了传统学界对物态和相变的理解,并把拓扑概念引入到物理学研究中。
能否在三维体系中也观测到量子霍尔效应?1987年,哈佛大学教授伯特兰·霍尔珀林从理论上预言了三维体系存在量子霍尔效应,并给出了它的测量特征。然而,要观测到三维量子霍尔效应,必须把电子态调控到量子极限区域,这对测量磁场条件或材料体系的要求异常苛刻,几十年来,科学界一直未有确凿的观测证据。
碲化锆是一种三维层状结构的新型材料,具有特殊的热电性质和反常的电阻对温度的依赖关系。近年来,全世界众多实验室在制备该材料,并希望通过多种不同手段进行探测确定其物理特性。从2014年起,张立源团队开始尝试实验研究该体系,希望在拓扑性质研究上有所收获,却意外发现碲化锆是研究三维体系的理想材料。2017年初,从事相同方向理论研究的乔振华团队与张立源团队开始密切合作,测试分析了难以计数的样品,终于在该三维宏观材料上观测到量子霍尔效应。
此次在毫米级的宏观尺度上实现三维量子霍尔效应,补全了霍尔效应家族一个重要拼图。丰富多彩的三维体系,将为霍尔效应家族的发展提供全新的领域和视角。美国国家科学院院士文小刚对该发现给予高度评价:“给了我们一个新的材料体系,其中也能产生拓扑序。”
相关论文信息:DOI:10.1038/s41586-019-1180-9


《中国科学报》 (2019-05-16 第1版 要闻)
http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/5/345965.shtm

zhixunerxu

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发表于 2019-5-16 10:58:36 |显示全部楼层
【新华网】我国科学家首次观测到三维量子霍尔效应 2019-05-16
分享到:QQ空间新浪微博腾讯微博人人网微信.新华社合肥5月15日电(记者徐海涛)霍尔效应描述了当磁场加载到金属和半导体上时,电力与磁力之间的一种相互关系。近140年来,国际科学界相继发现了霍尔效应和量子霍尔效应。近期,中国科学技术大学乔振华课题组与南方科技大学张立源课题组等合作,首次在毫米级的碲化锆材料上观测到了三维量子霍尔效应。
日前,国际学术期刊《自然》发表了该研究成果。“这一新的实验发现,给了我们一个新的材料体系,其中也能产生拓扑序。”美国国家科学院院士文小刚高度评价说。
1879年,美国科学家埃德温·霍尔在实验中首次发现了“霍尔效应”,这对二极管的发明及半导体行业产生深远影响。1980年,德国科学家冯·克利青首次在二维体系里发现了量子霍尔效应,改变了学界对物态和相变的理解,并把拓扑的概念引入到物理学研究领域,他也因此获得诺贝尔物理学奖。
能否在三维体系中也观测到量子霍尔效应?这对测量条件、材料体系的要求异常苛刻,几十年来,科学界一直未能突破。
碲化锆是一种具有特殊性质的新材料,南方科大张立源团队从2014年起开始研究,意外发现这是一种研究三维体系的理想材料。2017年初,从事相同研究方向的中国科大乔振华团队与张立源团队开始合作,他们测试分析了大量来自国内外科研机构的样品,终于在碲化锆这种三维材料上观测到了量子霍尔效应。
据了解,自从1980年发现量子霍尔效应后,学界把注意力集中在二维体系。这次发现的三维量子霍尔效应,补全了霍尔效应家族的一个重要拼图。
“丰富多彩的三维体系,将吸引众多学者加入到新型的三维量子物态以及相变领域的研究中,并为霍尔效应家族的发展提供一个全新的领域和视角。”乔振华说。
140年前,埃德温·霍尔教授还无法回答经典霍尔效应能做什么。如今,经典霍尔效应已走入大众生活,广泛应用于汽车、家电、手机等产品。三维量子霍尔效应未来会有什么样的应用?科学界将继续寻求答案。


新华网 2019-05-15
http://www.xinhuanet.com//2019-05/15/c_1124498929.htm

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发表于 2019-5-16 11:12:20 |显示全部楼层
事实上,这是复旦修发贤课题组在2018年先发现的,看过另外一篇报道,修发贤的文章给了世界其他课题组启发,因为此前研究方法方面大家都受到二维的思维限制没法突破,修发贤另辟蹊径找到了新的方法。这篇南方科大的文章,是在修发贤方法的启发下用的另外一种材料观测到三维量子霍尔效应。

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/12/421199.shtm

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