什么是量子霍爾效應(yīng)?定義磁場(chǎng)和電壓關(guān)系

導(dǎo)語(yǔ)：科學(xué)改變生活，科學(xué)改變未來(lái)，科學(xué)是人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界的一種最有效的實(shí)踐方法，人類(lèi)在科學(xué)領(lǐng)域一直在探索，根據(jù)最新消息，復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系課題組觀測(cè)到了三維量子霍爾效應(yīng)，那么你們知道什么是量子霍爾效應(yīng)嗎?之前小編為大家講解過(guò)十個(gè)令人震驚的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，今天呢就為大家詳細(xì)介紹量子霍爾效應(yīng)，感興趣的不妨一起往下看!

什么是量子霍爾效應(yīng)?

量子霍爾效應(yīng)，指的就是量子力學(xué)版本的霍爾效應(yīng)，霍爾效應(yīng)呢是一種電磁效應(yīng)，于1879年，美國(guó)物理學(xué)家霍爾所發(fā)現(xiàn)的，霍爾效應(yīng)定義了磁場(chǎng)和電壓的關(guān)系，這個(gè)效應(yīng)早在很多年前就已經(jīng)被人們所知曉并且理解，現(xiàn)今霍爾效應(yīng)廣泛適用于電磁學(xué)領(lǐng)域，霍爾效應(yīng)傳感器應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。

霍爾效應(yīng)是在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)制時(shí)被發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)電流垂直在外磁場(chǎng)并通過(guò)半導(dǎo)體時(shí)，這時(shí)載流子便會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生附加的電場(chǎng)，最后半導(dǎo)體的兩端就會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，霍爾效應(yīng)應(yīng)該用左手來(lái)判斷。

量子霍爾效應(yīng)被看做是整數(shù)量子霍爾效應(yīng)和分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)的統(tǒng)稱(chēng)，整數(shù)量子霍爾效應(yīng)的發(fā)明人是馮·克利青等人，需要在強(qiáng)磁場(chǎng)和低溫的二維電子氣體中才有明顯的量子化性質(zhì)。而分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)是由崔琦等人所發(fā)現(xiàn)的，需要在遷移率較高的二維電子氣體中才能被觀測(cè)到。

直到2004年，英國(guó)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，在實(shí)驗(yàn)室里面成功的從石墨中分離出了石墨烯，進(jìn)而在室溫下觀測(cè)到了量子霍爾效應(yīng)。

量子霍爾效應(yīng)存在的條件，需要在低溫以及很強(qiáng)的磁場(chǎng)條件下才可以被觀測(cè)到，量子霍爾效應(yīng)是20世紀(jì)以來(lái)物理領(lǐng)域最為重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，自從量子霍爾效應(yīng)被科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的一百多年里面，科學(xué)家們對(duì)其研究只局限于二維體系中，從來(lái)都沒(méi)有超出該領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)，三維量子霍爾效應(yīng)的觀測(cè)實(shí)在是太讓人驚奇了。

三維量子霍爾效應(yīng)

據(jù)有關(guān)消息稱(chēng)，2018年12月18日，復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系修發(fā)賢課題組的最新研究成果表明，在三維空間竟然發(fā)現(xiàn)了量子霍爾效應(yīng)，這是中國(guó)科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)到的。根據(jù)以往的科學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，量子霍爾效應(yīng)只可能在二維空間或者準(zhǔn)二維體系中發(fā)生。

三維量子霍爾效應(yīng)發(fā)現(xiàn)的重要意義

研究成果《砷化鎘中基于外爾軌道的量子霍爾效應(yīng)》，在三維空間觀測(cè)到三維量子霍爾效應(yīng)，這一發(fā)現(xiàn)是證實(shí)新型三維量子霍爾效應(yīng)的直接證據(jù)，是人類(lèi)科學(xué)從二維能夠邁到三維的最為關(guān)鍵的一步。有許多網(wǎng)友聽(tīng)到這一消息十分興奮，紛紛評(píng)論：不明覺(jué)厲，厲害了，我的國(guó)!

三維量子霍爾效應(yīng)推動(dòng)了科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)了科學(xué)家們的信心和動(dòng)力，代表著科學(xué)領(lǐng)域又向前走了一大步。另外，量子霍爾效應(yīng)的研究，對(duì)于研制出低能耗的電子器件也有很大幫助。