中国首现量子反常霍尔效应.doc

中国首现量子反常霍尔效应1982年美籍华人物理学家崔琦和施特默等发现了分数量子霍尔效应这个效应不久由另一位美国物理学家劳弗林给出理论解释他们三人荣获2019年诺贝尔物理奖。最近一次与霍尔效应有关的诺贝尔奖是2019年的诺贝尔物理奖。2019年英国科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯在常温下观察到量子霍尔效应。他们于2019年获诺奖。石墨烯这种“超薄的碳膜”厚度只有0.335纳米是至今发现的厚度最薄和强度最高的材料。此外量子化自旋霍尔效应于2019年被发现2019年获得欧洲物理奖2019年获得美国物理学会巴克利奖。2019年3月15日《科学》杂志在线发文宣布薛其坤院士领衔的团队在实验上首次发现量子反常霍尔效应而这被认为有可能是量子霍尔效应家族的最后一个重要成员。量子反常霍尔效应将为我们带来什么与量子霍尔效应相关的发现之所以屡获学术大奖是因为霍尔效应在应用技术中特别重要。人类日常生活中常用的很多电子器件都来自霍尔效应仅汽车上广泛应用的霍尔器件就包括：信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器等。例如用在汽车开关电路上的功率霍尔电路具有抑制电磁干扰的作用。因为汽车的自动化程度越高微电子电路越多就越怕电磁干扰。而汽车上有许多灯具和电器件在开关时会产生浪涌电流使机械式开关触点产生电弧产生较大的电磁干扰信号。采用功率霍尔开关电路就可以减小这些现象。此次中国科学家发现的量子反常霍尔效应也具有极高的应用前景。量子霍尔效应的产生需要用到非常强的磁场因此至今没有广泛应用于个人电脑和便携式计算机上——因为要产生所需的磁场不但价格昂贵而且体积大概要有衣柜那么大。而反常霍尔效应与普通的霍尔效应在本质上完全不同因为这里不存在外磁场对电子的洛伦兹力而产生的运动轨道偏转反常霍尔电导是由于材料本身的自发磁化而产生的。如今中国科学家在实验上实现了零磁场中的量子霍尔效应就有可能利用其无耗散的边缘态发展新一代的低能耗晶体管和电子学器件从而解决电脑发热问题和摩尔定律的瓶颈问题。这些效应可能在未来电子器件中发挥特殊作用：无需高强磁场就可以制备低能耗的高速电子器件例如极低能耗的芯片进而可能促成高容错的全拓扑量子计算机的诞生——这意味着个人电脑未来可能得以更新换代。