量子反常霍尔效应究竟有多“反常”？

发布时间：2023-07-29 13:43:29 所属栏目：动态来源：

导读：对普通人来说，量子反常霍尔效应拗口而晦涩，但在物理学家眼中，它神奇又美妙。

晶体管的量子霍尔效应是一种在外加强磁共振成像的磁场下由于朗道能级对应的量子化电压降导致的无耗散的量子输运电荷的特性。&ldquo

对普通人来说，量子反常霍尔效应拗口而晦涩，但在物理学家眼中，它神奇又美妙。

晶体管的量子霍尔效应是一种在外加强磁共振成像的磁场下由于朗道能级对应的量子化电压降导致的无耗散的量子输运电荷的特性。“在导体两端加上电压以后，电子就会形成定向流动的稳定电流。在这个过程中，电子会不断发生碰撞，碰撞就会产生大家都知道的电阻，从而导致在电子传输过程中会存在能量损耗的现象。”薛其坤进一步解释说，如果在垂直于电流的方向上，进一步加上一个外加的磁场，材料里的电子由于受到磁场的洛伦兹作用力，会在导体一边形成电荷的积累，达到平衡后就会形成稳定的霍尔电压，这就是霍尔效应。

薛其坤补充说，如果外加磁场足够强、温度足够低的时候，这时导体中间的电子就会在原地打转，但在电子的边界上电流会自动地形成一系列的没有任何能量损耗的半圆形的导电通道，这就是量子霍尔效应。“量子反常霍尔效应是不需要外加磁场的量子霍尔效应，它是由材料本身的磁性和反常的电子结构造成的。反常就是其‘反常’的根本之处”。

对于量子反常霍尔效应在实际生活中的应用，薛其坤介绍说，基本量子反常霍尔效应的理论最美妙之处实际上是不需要任何物理方法外加磁场就可以实现不可压缩的电子的基本量子霍尔态。举个例子来说，长时间使用计算机时，芯片会发热，不但会产生能量的损耗，还会导致我们器件运算速度变慢等一系列问题。处于量子反常偶尔态的材料，在没有外磁场时就可以实现无能耗的电子传输，可以用来发展极低能耗的电子器件芯片。

（编辑：汽车网）

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