科普丨量子失常霍尔效应是什么？它的发现有什么重要意义？

  2023年度国家最高科技奖6月24日在京揭晓，从沂蒙山区走出来的我国科学院院士、清华大学教授薛其坤获得我国科技界崇高荣誉。薛其坤是凝聚态物理范畴闻名科学家，获得多项引领性的重要科学打破，他带领团队初次试验观测到量子失常霍尔效应，在国际上发生严重学术影响。

  1980年，冯•克利青发现了量子霍尔效应，即在强磁场的效果下，电流只在二维电子体系的边际活动，并没电阻。

  科学家们进一步探究，期望发现一种不依赖于强磁场也能发生量子霍尔效应的资料。这个资料能够给看不见摸不着的电子树立一个“高速公路”，没有电阻，然后有或许处理电子器材发热的根本问题。这个不依赖强磁场也能发生量子霍尔效应的现象便是量子失常霍尔效应。

  量子失常霍尔效应，被认为是量子霍尔效应宗族终究一个重要成员，是探究更多量子奥妙的重要窗口，一起推进新一代低能耗电子学器材范畴的开展。

  量子失常霍尔效应便是在磁性资猜中不通过外加磁场，而自发发生的电流及磁化反响。这一效应在1988年被理论预言后，一向没有本质发展。

  薛其坤带领团队通过近4年研讨，成长测量了1000多个样品，终究，2012年，薛其坤和团队总算成功地在试验上观测到了量子失常霍尔效应，这成为“国际初次”！

  该成果于2013年3月在美国《科学》（Science）期刊宣布，审稿人予以高度评价，称之为“凝聚态物理界一项里程碑式的作业”。

  量子失常霍尔效应的示意图，拓扑非平凡的能带结构发生具有手征性的边际态，因而导致量子失常霍尔效应

  要完结这一难以想象的量子现象，所需求的试验资料有必要一起满意三项十分严苛的条件：

  这就好像要求一个人一起具有短跑运动员的速度、篮球运动员的高度和体操运动员的灵活，其难度可想而知。

  薛其坤院士承受媒体采访时表明：量子失常霍尔效应，便是在拓扑绝缘体这个资猜中，存在着一个关于电子运动的全新的规则。对咱们科学家来讲也是一个十分美妙奇特的物理现象，所以咱们很期望把它的谜解开，看看它是不是存在。

  薛其坤曾在央视节目《开讲啦》中说到：“电子在运动的过程中，它就相互发生磕碰，碰回来今后，电子会走弯路，这个器材耗费的电就会更多，就会使器材发热，比方你打一瞬间手机，手机就发热了。量子失常霍尔效应，不必磁场就能使电子在咱们的电子器材中有序的运动，没有发生这种磕碰就不会发热，就会大大减小电子器材的能量耗费，比方说，现在手机的待机时间是一天，或许用了这个效应，就能待机两天到三天。”

  现在，薛其坤仍奋战在科研一线，带领团队为处理高温超导机理问题、高温量子失常霍尔效应和拓扑量子物态的使用、拓扑量子核算的完结等严重科学问题持续努力奋斗。

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