開啟下一次信息革命

2014-08-07 10:33 來源：http://www.vipreactor.cn/ 閱讀：次

　　既然量子霍爾效應有這么大的意義，為什么始終得不到運用？

開啟下一次信息革命

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　　1880年，霍爾在研討磁性金屬的霍爾效應時發明，即便不加外磁場也能夠觀測到霍爾效應，這種零磁場中的霍爾效應就是反�；魻栃�。變態霍爾效應與一般的霍爾效應在實質上完整不同，由于這里不存在外磁場對電子的洛倫茲力而發生的活動軌道偏轉。反�；魻栯妼且驗橘Y料自身的自發磁化而產生的，因而是一類新的主要物理效應。

起源：國民日報 2013 *** 4 *** 11 趙婀娜

　　“一個直接的應用就是可能對將來電子學的新變更產生重大推動作用。”薛其坤介紹，電子在芯片里的運動基礎上可以類比為高等跑車在集市中運動，它們在異常橫七豎八的環境下到處碰撞、改變方向，既走了彎路，也會造成發熱，效力因此降低，這也是目前晶體管發熱、電腦用久了發燙的重要起因之一。

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量子反常霍爾效應讓電子運動遵從指揮，不亂跑亂撞，從而下降能耗

　　要在實驗上實現反常霍爾效應的量子化，需要拓撲絕緣體材料同時滿意若干非�？瘫〉臈l件。德國、日本、美國的科學家由于無奈在材料中同時知足這些條件而未能實現。

　　薛其坤先容：實現霍爾效應需要外加磁場，強度要比地磁場強20萬倍甚至更多，為此須要做一個至少冰箱大小的磁鐵。試想，為了實現一張小芯片和集成電路的低能耗運行，卻要配套一塊宏大的磁鐵，不具經濟意思。然而假如在不過加磁場的情形下實現量子霍爾效應，即量子反�；魻栃�，就有可能推進新一代低能耗晶體管跟電子學器件發展。如果量子反常霍爾效應得以利用，通過密度集成，即使千億次的超級盤算機都有望做成當初的平板電腦那么大。

　　在量子霍爾效應下，電子就像汽車行駛在高速公路上一樣，在運動進程中遇到雜質阻礙也會繞過后持續前行，而不是像普通前提下的電子那樣因碰撞而轉變方向并導致發燒。這一特征對開發低能耗電子學器件有無比重要的作用。

　　“這是一個‘諾貝爾獎級’的科研成果。”10日，諾貝爾物理學獎取得者、清華大學高級研究院聲譽院長楊振寧傳授這樣評估中國科學家首次發現量子反�；魻栃目蒲薪Y果。這個成果由清華大學薛其坤院士領銜、清華大學物理系和中科院物理所結合組成的實驗團隊完成。

　　“要把一個事情做好，首先要看準一個目的，這樣才干整合咱們團隊的精力，把事件做好。量子反�；魻栃陌l現把拓撲絕緣體的研究推向一個新的熱潮，也是在量子霍爾效應系列里畫了一個十分完善的句號，很可能是信息技巧的下一次革命。中國科學家確實是為國度爭取了一個策略的制高點。”團隊成員、拓撲絕緣范疇的首創者之一、清華大學“千人打算”教學張首晟說。

　　薛其坤領銜的團隊用到了四五套世界上頂尖的精細的試驗儀器，團隊精誠配合，才實現了如斯高難度的研究。

　　在從前近四年的時光里，團隊丈量了超過1000個樣品，戰勝了重重障礙，一步步實現了對磁性摻雜拓撲絕緣體高品質薄膜的成長、名義電子態的觀測，特殊是對其電子結構、磁有序態和能帶拓撲構造的精密調控。

四年測量樣品超過1000個,清華大學研修，率先發現效應，盤踞信息技術革命制高點

霍爾效應

　　霍爾效應是美國物理學家霍爾于1879年發現的一個物理效應。在一個通有電流的導體中，如果施加一個垂直于電流方向的磁場，因為洛倫茲力的作用，電子的運動軌跡將產生偏轉，從而在垂直于電流和磁場方向的導體兩端產生電壓，這個電磁輸運景象就是有名的霍爾效應。產生的橫向電壓被稱為霍爾電壓，霍爾電壓與施加的電流之比則被稱為霍爾電阻。由于洛倫茲力的大小與磁場成正比，所以霍爾電阻也與磁場成線性變更關聯。

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