科学家首次发现三维量子霍尔效应！掀起科学界轩然大波

最新消息，据外媒报道，我国科学家修发贤以及其团队首次在三维空间发现量子霍尔效应!在科学家界掀起轩然大波!

量子霍尔效应，在1879年被霍尔发现，它表明了磁场和感应电压之间的关系。当电流通过一个位于磁场中的导体的时候，磁场会对导体中的电子产生一个横向的作用力，从而在导体的两端产生电压差。简单来说，就是对通电的导体加上垂直于电流方向的磁场，电子的运动轨迹将发生偏转，在导体的纵向方向产生电压，这个电磁现象就是“霍尔效应”，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。

但以往的实验证明，量子霍尔效应只会在二维或者准二维体系中发生。三维体系中存在量子霍尔效应吗?

为实现这一领域的突破，复旦大学物理学系修发贤带领其课题组在拓扑半金属砷化镉纳米片(一种特殊的材料体系)中观测到了由外尔轨道(一种特殊的电子轨道，电子可以从上表面穿越到下表面，然后再回到上表面)形成的新型三维量子霍尔效应的直接证据，迈出了从二维到三维的关键一步。这是一次巨大的突破!

谈到材料的难点，修发贤表示，材料的要求非常高，必须能够精确的控制厚度，必须有很高的迁移率。他们从2014年开始研究这个材料，经过差不多5年的摸索，才达到厚度的可控性(50-100纳米)，迁移率达到10万。其次，由于霍尔效应只能在极端条件也就是前面提到的低温情况下(大约在几十毫K，也就是零下270多度)进行，还有就是强磁场，必须在三十多特斯拉(地磁场的百万倍)进行才可成功。

此次的发现为以后在凝聚态物理研究方面奠定了基础，并且利用该研究可以在红外探测、电子自旋方面做一些原型器件等，为科学作出了巨大贡献。

关键词： 三维量子霍尔效应