我国科学家首次观测到三维量子霍尔效应

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霍尔效应描述了当磁场作用于金属和半导体时，电功率和磁力之间的关系。近140年来，国际科学界相继发现了霍尔效应和量子霍尔效应。近日，中国科技大学乔振华课题组与中国南方科技大学张力元课题组合作，首次观察到毫米碲化锆材料的三维量子霍尔效应。

最近，国际学术期刊《自然》发表了这项研究成果。"这个新的实验发现给了我们一个新的物质系统，它也能产生拓扑序."中国科学院院士文小刚对此给予了高度评价。

1879年，美国科学家埃德温·霍尔首次在实验中发现霍尔效应，这对二极管的发明和半导体工业产生了深远的影响。1980年，德国科学家冯·克里奇首次发现二维系统中的量子霍尔效应，改变了学术界对物质状态和相变的理解，并将拓扑概念引入物理研究领域，从而获得诺贝尔物理学奖。

在三维系统中能观察到量子霍尔效应吗？这对测量条件和材料系统要求极高，科学界几十年来一直无法突破。

碲化锆是一种具有特殊性能的新材料。来自南方科技大学的张力元团队于2014年开始研究它，意外地发现它是研究三维系统的理想材料。2017年初，中国科技大学的乔振华团队和张力元团队开始合作。他们对国内外科研机构的大量样品进行了测试和分析，最终观察到了三维材料碲化锆的量子霍尔效应。

据了解，自1980年发现量子霍尔效应以来，学者们一直关注二维系统。这次发现的三维量子霍尔效应补充了霍尔效应家族的一个重要谜团。

“丰富多彩的三维体系将吸引众多学者加入到新的三维量子态和相变场的研究中，为霍尔效应家族的发展提供新的领域和视角。”乔振华说道。

140年前，埃德温·霍尔教授无法回答经典霍尔效应的作用。如今，经典的霍尔效应已经进入大众生活，并广泛应用于汽车、家电、手机等产品中。三维量子霍尔效应在未来会有什么样的应用？科学界将继续寻找答案。

来源：搜狐微门户