什麼是量子霍爾效應?定義磁場和電壓關係

2024-04-29 00:33:22

導語：科學改變生活，科學改變未來，科學是人類認識世界的一種最有效的實踐方法，人類在科學領域一直在探索，根據最新消息，復旦大學物理學系課題組觀測到了三維量子霍爾效應，那麼你們知道什麼是量子霍爾效應嗎?之前小編為大家講解過，今天呢就為大家詳細介紹量子霍爾效應，感興趣的不妨一起往下看!

什麼是量子霍爾效應?

量子霍爾效應，指的就是量子力學版本的霍爾效應，霍爾效應呢是一種電磁效應，於1879年，美國物理學家霍爾所發現的，霍爾效應定義了磁場和電壓的關係，這個效應早在很多年前就已經被人們所知曉並且理解，現今霍爾效應廣泛適用於電磁學領域，霍爾效應傳感器應用於電力系統中。

霍爾效應是在研究金屬的導電機制時被發現的，當電流垂直在外磁場並通過半導體時，這時載流子便會發生偏轉，電流和磁場的方向會產生附加的電場，最後半導體的兩端就會產生電勢差，這一現象就是霍爾效應，霍爾效應應該用左手來判斷。

量子霍爾效應被看做是整數量子霍爾效應和分數量子霍爾效應的統稱，整數量子霍爾效應的發明人是馮·克利青等人，需要在強磁場和低溫的二維電子氣體中才有明顯的量子化性質。而分數量子霍爾效應是由崔琦等人所發現的，需要在遷移率較高的二維電子氣體中才能被觀測到。

直到2004年，英國物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，在實驗室裡面成功的從石墨中分離出了石墨烯，進而在室溫下觀測到了量子霍爾效應。

量子霍爾效應存在的條件，需要在低溫以及很強的磁場條件下才可以被觀測到，量子霍爾效應是20世紀以來物理領域最為重要的科學發現之一，自從量子霍爾效應被科學家們發現的一百多年裡面，科學家們對其研究只局限於二維體系中，從來都沒有超出該領域的發現，三維量子霍爾效應的觀測實在是太讓人驚奇了。

三維量子霍爾效應

據有關消息稱，2018年12月18日，復旦大學物理學系修發賢課題組的最新研究成果表明，在三維空間竟然發現了量子霍爾效應，這是中國科學家首次發現到的。根據以往的科學實驗表明，量子霍爾效應只可能在二維空間或者準二維體系中發生。

三維量子霍爾效應發現的重要意義

研究成果《砷化鎘中基於外爾軌道的量子霍爾效應》，在三維空間觀測到三維量子霍爾效應，這一發現是證實新型三維量子霍爾效應的直接證據，是人類科學從二維能夠邁到三維的最為關鍵的一步。有許多網友聽到這一消息十分興奮，紛紛評論：不明覺厲，厲害了，我的國!

三維量子霍爾效應推動了科學領域的發現，增強了科學家們的信心和動力，代表著科學領域又向前走了一大步。另外，量子霍爾效應的研究，對於研製出低能耗的電子器件也有很大幫助。