量子反常霍尔效应的实验观测和体会,量子反常霍尔效应属于哪个基础学科的重大科学发现

量子反常霍尔效应的研究过程

1、分数量子霍尔效应发现一年后，劳克林提出了理论解释。他指出，在量子霍尔效应情形下，电子体系凝聚成了某种新型的量子流体。而且，他还提出一个多电子体系的波函数，用以描述电子间有相互作用的量子流体的基态。分数量子霍尔效应本身就是对新型的量子流体理论的一个间接检验。

2、之后，美籍华裔物理学家崔琦（Daniel Chee Tsui，1939- ）和美国物理学家劳克林（Robert B.Laughlin，1950-）、施特默（Horst L.St rmer，1949-）在更强磁场下研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应，这个发现使人们对量子现象的认识更进一步，他们为此获得了1998年的诺贝尔物理学奖。

3、年，由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应。量子霍尔效应：霍尔效应在1879年被E.H.霍尔发现，它定义了磁场和感应电压之间的关系。

4、自1988年开始，就不断有理论物理学家提出各种方案，然而在实验上没有取得任何进展。2013年，由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应。美国《科学》杂志于2013年3月14日在线发表这一研究成果。

5、通过磁性Weyl半金属的量子限制来设计一种具有高温量子反常霍尔效应（QAHE）的材料，并将其集成到量子器件中是下一步的研究目标。磁性Weyl半金属的发现是实现室温QAHE的一大步，也是新能量转换概念“量子反常霍尔效应”的基础，量子反常霍尔效应能够通过固有自旋极化的手性边缘态实现无耗散传输。

6、还有使用霍尔原件时存在的不等位电动势引起的误差。补充：霍尔传感器是磁敏集成电路，在磁铁的作用下输出数字电压信号。霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。

量子反常霍尔效应的介绍

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。

量子反常霍尔效应的最美妙之处就在于不需要任何外加磁场，人类有可能利用其无耗散的边缘态发展新一代的低能耗晶体管和电子学器件，从而解决电脑发热问题和摩尔定律的瓶颈问题，因此，这项研究成果将会推动新一代的低能耗晶体管和电子学器件的发展，可能加速推进信息技术革命的进程。

量子霍尔效应省电的原因是量子反常霍尔效应。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。反常霍尔电导则是由于材料本身的自发磁化而产生，是一类新的重要物理效应。

因为汽车的自动化程度越高，微电子电路越多，就越怕电磁干扰。而汽车上有许多灯具和电器件在开关时会产生浪涌电流，使机械式开关触点产生电弧，产生较大的电磁干扰信号。采用功率霍尔开关电路就可以减小这些现象。 此次中国科学家发现的量子反常霍尔效应也具有极高的应用前景。

分数量子霍尔效应：劳赫林与J·K·珍解释了它的起源。两人的工作揭示了涡旋（vortex）和准粒子（quasi-particle）在凝聚态物理学中的重要性。热霍尔效应：垂直磁场的导体会有温度差。Corbino效应：垂直磁场的薄圆碟会产生一个圆周方向的电流。自旋霍尔效应。量子反常霍尔效应。

量子反常霍尔效应是什么

1、近年来，寻找可实现较高温量子反常霍尔效应的磁性拓扑绝缘体是凝聚态物理研究的一个重要方向。磁性拓扑绝缘体是一种全新的量子态，对于某些特定磁结构的拓扑绝缘体，它可以呈现“量子反常霍尔效应”和“轴子绝缘态”。

2、量子霍尔效应，于1980年被德国科学家发现，是整个凝聚态物理领域中最重要、最基本的量子效应之一。它的应用前景非常广泛。

3、长期以来，人们一直在争论一种异乎寻常的电子传输行为，这种行为导致了环状电荷的自发流动，是高温超导性的前兆，也是另一种神秘现象背后的机制：量子反常霍尔效应。邓肯·霍尔丹因在理论上发现了物质的拓扑相变和拓扑相而在2016年获得诺贝尔物理学奖。

4、埃德温·霍尔。量子霍尔效应，于1980年被德国科学家埃德温·霍尔发现。量子反常霍尔效应是整个凝聚态物理领域中最重要、最基本的量子效应之一。

5、消除由爱廷豪森效应，里纪-勒杜克效应和能斯脱效应这些热磁效应产生的叠加温差电动势，还有使用霍尔原件时存在的不等位电动势引起的误差。补充：霍尔传感器是磁敏集成电路，在磁铁的作用下输出数字电压信号。霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。

6、高二知识足够理解了，了解洛伦兹力、左手定则之后，就好理解霍尔效应了。加上相反的电压，电子就不做圆周运动了，而是作直线运动了。反常霍尔效应不需要外加磁场，罢了这样就可以避免因为电子的无规则运动、撞击造成的发热问题了，可以实现电子直线的、固定轨道的运动了。