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復旦大學首發現:三維量子霍爾效應

【明報專訊】上海復旦大學物理學系修發賢課題組首發現三維量子霍爾效應,在學術期刊《自然》網站發表。復旦大學表示,量子霍爾效應為20世紀重大發現,但百多年來從未踏足三維領域,修發賢課題組在拓撲半金屬砷化鎘納米片中發現外爾軌道形成的新型三維量子霍爾效應的直接證據,為二維到三維關鍵一步。

如「汽車在空中行駛」

「霍爾效應」(Hall effect)即電磁效應,美國物理學家霍爾於1879年發現,廣泛應用於汽車速度表、各個開關器等。德國物理學家馮•克利青(Klaus von Klitzing)發現「量子霍爾效應」,令電子在二維平面流動。觀察者網報道,修發賢及其團隊在2016年首次在三維體系中觀察到「量子霍爾效應」,有如看到「汽車在空中行駛」。

研究團隊利用三維砷化鎘納米片,「電子在上表面走一段四分之一圈,穿越到下表面,完成另外一個四分之一圈後,再穿越回上表面,形成半個閉環」,整個軌道是三維的「外爾軌道」,為砷化鎘納米結構中「量子霍爾效應」來源。修發賢等4人合著的論文〈砷化鎘中基於外爾軌道的量子霍爾效應〉18日於學術期刊《自然》線上發表。

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