量子反常霍尔效应:中国实验室里做出来的“诺奖级成果”

2019-01-08 15:32:00    新华网

新华社北京1月8日电 题:量子反常霍尔效应:中国实验室里做出来的“诺奖级成果”

新华社记者陈芳、胡喆、荆淮侨

从中国实验室里,继铁基超导、多光子纠缠、中微子振荡后,我国物理学再获突破性进展。1月8日,由清华大学教授、中国科学院院士薛其坤领衔的清华大学和中科院物理所实验团队在量子反常霍尔效应取得的突破性成果,获得2018年度国家自然科学奖一等奖。

全球首次发现:中国实验室里产生的世界级基础研究原创成果

“量子反常霍尔效应”——当第一次听说这个名字,许多人都会一头雾水。然而,走进这座自由王国,人们会发现一栋截然不同的摩天大楼。因为薛其坤团队的发现,中国标注了这座大楼的新高度。

微观世界的运行由量子力学规律支配,会显示完全不同于宏观世界的现象。霍尔效应是一种常见的电磁现象,广泛应用于磁传感器和半导体工业。那么当量子反常霍尔效应出现,会产生怎样的神奇?

科学家们认为,量子反常霍尔效应的最美妙之处是“不需要任何外加磁场就可以实现电子的量子霍尔态”。因此,这项研究成果将会推动新一代的低能耗晶体管和电子学器件的发展,可能加速推进信息技术革命的进程。

据介绍,量子反常霍尔效应,可以改变电子的运动轨迹,使其像在高速公路上行驶的汽车一样有序,减少了中间阻碍,降低了电子运动中的能量损耗。

这一发现经转化应用,对普通大众来说,最直接的影响就是有可能会解决手机或电脑发热、耗电快、运行慢等问题。

自1988年美国物理学家提出可能存在不需要外磁场的量子霍尔效应以来,不断有物理学家发表各种方案,但在实验上并没有取得任何实质性进展。2008年,薛其坤率领团队开始进入这一领域,经过四年研究,终于在世界范围内首次观测到量子反常霍尔效应。

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