什么是量子霍尔效应?定义磁场和电压关系

2025-02-24 08:42:34阅读量：7 字体：大 中 小

导语：科学改变生活，科学改变未来，科学是人类认识世界的一种最有效的实践方法，人类在科学领域一直在探索，根据最新消息，复旦大学物理学系课题组观测到了三维量子霍尔效应，那么你们知道什么是量子霍尔效应吗?之前小编为大家讲解过十个令人震惊的科学发现，今天呢就为大家详细介绍量子霍尔效应，感兴趣的不妨一起往下看!

什么是量子霍尔效应?

什么是量子霍尔效应?定义磁场和电压关系

量子霍尔效应，指的就是量子力学版本的霍尔效应，霍尔效应呢是一种电磁效应，于1879年，美国物理学家霍尔所发现的，霍尔效应定义了磁场和电压的关系，这个效应早在很多年前就已经被人们所知晓并且理解，现今霍尔效应广泛适用于电磁学领域，霍尔效应传感器应用于电力系统中。


霍尔效应是在研究金属的导电机制时被发现的，当电流垂直在外磁场并通过半导体时，这时载流子便会发生偏转，电流和磁场的方向会产生附加的电场，最后半导体的两端就会产生电势差，这一现象就是霍尔效应，霍尔效应应该用左手来判断。


量子霍尔效应被看做是整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应的统称，整数量子霍尔效应的发明人是冯·克利青等人，需要在强磁场和低温的二维电子气体中才有明显的量子化性质。而分数量子霍尔效应是由崔琦等人所发现的，需要在迁移率较高的二维电子气体中才能被观测到。

直到2004年，英国物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，在实验室里面成功的从石墨中分离出了石墨烯，进而在室温下观测到了量子霍尔效应。


量子霍尔效应存在的条件，需要在低温以及很强的磁场条件下才可以被观测到，量子霍尔效应是20世纪以来物理领域最为重要的科学发现之一，自从量子霍尔效应被科学家们发现的一百多年里面，科学家们对其研究只局限于二维体系中，从来都没有超出该领域的发现，三维量子霍尔效应的观测实在是太让人惊奇了。


三维量子霍尔效应

据有关消息称，2018年12月18日，复旦大学物理学系修发贤课题组的最新研究成果表明，在三维空间竟然发现了量子霍尔效应，这是中国科学家首次发现到的。根据以往的科学实验表明，量子霍尔效应只可能在二维空间或者准二维体系中发生。


三维量子霍尔效应发现的重要意义

研究成果《砷化镉中基于外尔轨道的量子霍尔效应》，在三维空间观测到三维量子霍尔效应，这一发现是证实新型三维量子霍尔效应的直接证据，是人类科学从二维能够迈到三维的最为关键的一步。有许多网友听到这一消息十分兴奋，纷纷评论：不明觉厉，厉害了，我的国!


三维量子霍尔效应推动了科学领域的发现，增强了科学家们的信心和动力，代表着科学领域又向前走了一大步。另外，量子霍尔效应的研究，对于研制出低能耗的电子器件也有很大帮助。

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