量子反常霍尔效应的实验观测和体会,量子反常霍尔效应的实验观测和体会与收获

反常量子霍尔效应——2018年自然科学一等奖到底在说什么?

在凝聚态物理领域，量子霍尔效应研究是一个非常重要的研究方向。量子反常霍尔效应不同于量子霍尔效应，它不依赖于强磁场而由材料本身的自发磁化产生。在零磁场中就可以实现量子霍尔态，更容易应用到人们日常所需的电子器件中。

量子反常霍尔效应的发现，不仅深化了我们对拓扑绝缘体和材料性质的理解，也为开发新型电子设备提供了新的可能性。未来，随着对材料科学和量子效应的深入研究，我们有理由相信，这一神奇的量子效应将在更多材料和应用领域展现出其独特魅力。

然而，量子霍尔效应的产生需要非常强的磁场，“相当于外加10个计算机大的磁铁，这不但体积庞大，而且价格昂贵，不适合个人电脑和便携式计算机。”而量子反常霍尔效应的美妙之处是不需要任何外加磁场，在零磁场中就可以实现量子霍尔态，更容易应用到人们日常所需的电子器件中。

也就是说，导体中间的部分电子被“锁住了”，要想导通电流只能走导体的边缘。

求科普:量子反常霍尔效应!!!

1、年，霍尔在研究磁性金属的霍尔效应时发现，即使不加外磁场也可以观测到霍尔效应，这种零磁场中的霍尔效应就是反常霍尔效应。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。

2、在凝聚态物理领域，量子霍尔效应研究是一个非常重要的研究方向。量子反常霍尔效应不同于量子霍尔效应，它不依赖于强磁场而由材料本身的自发磁化产生。在零磁场中就可以实现量子霍尔态，更容易应用到人们日常所需的电子器件中。

3、在20世纪80年代，量子霍尔效应的出现，特别是整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应，展示了电子在特定条件下表现出的超导性质和定向性[3，4]。然而，要实现量子反常霍尔效应，科学家们必须寻找不同于整数量子霍尔效应的新途径，因为这需要在无朗道能级的材料中找到非零的陈数，即霍尔电导的量子化来源[5]。

4、这个时候，就要讲到量子反常霍尔效应了，因为霍尔效应实现量子化，有着两个极端苛刻的前提条件：一是需要十几万高斯的强磁场，而地球的磁场强度才不过0.5高斯；二是需要接近于绝对零度的温度。

5、量子反常霍尔效应：量子反常霍尔效应不同于量子霍尔效应，它不依赖于强磁场而由材料本身的自发磁化产生。量子霍尔效应：量子霍尔效应（quantum Hall effect）是量子力学版本的霍尔效应，需要在低温强磁场的极端条件下才可以被观察到，此时霍尔电阻与磁场不再呈现线性关系，而出现量子化平台。

6、在自然科学的璀璨星河中，薛其坤教授的量子反常霍尔效应犹如一颗璀璨的明珠，荣获了2018年的国家自然科学一等奖，这一成就得到了科学巨擘杨振宁的极高赞誉。

薛其坤发现的量子霍尔反常效应,为什么说是诺奖级别的成就?

清华大学薛其坤院士领衔的团队2013年成功观测到“量子反常霍尔效应”，被杨振宁称为诺奖级的科研成果。“量子反常霍尔效应”的实现既是理论物理领域的突破，又具有极高的商用价值。量子霍尔效应是整个凝聚态物理领域最重要、最基本的量子效应之一。

他的研究发现之所以获奖，是因为他的技术在实际应用中也是很重要的，日常生活中有很多电器都来自于这个效应，汽车上用的也是非常多的，像是传感器等等，这些都用的是霍尔效应。

原因：在霍尔效应发现约100年后，德国物理学家Klaus von Klitzing等在研究极低温度和强磁场中的半导体时发现了量子霍尔效应，这是当代凝聚态物理学令人惊异的进展之一，克利青为此获得了1985年的诺贝尔物理学奖。