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

反常霍尔效应的霍尔效应

霍尔效应：电流与磁场的邂逅当电流与磁场在导体中演绎一场邂逅，它们的交汇点会产生霍尔效应。电流垂直于磁场时，导体两侧如同被施以魔法，形成一个垂直于电流和磁场的霍尔电压，犹如电子在磁场中的微妙偏航。[1]反常霍尔效应：铁磁的隐形之舞在铁磁金属的舞台，反常霍尔效应悄然起舞。

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。

年，霍尔在研究磁性金属的霍尔效应时发现，即使不加外磁场也可以观测到霍尔效应，这种零磁场中的霍尔效应就是反常霍尔效应。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。

量子反常霍尔效应：量子反常霍尔效应不同于量子霍尔效应，它不依赖于强磁场而由材料本身的自发磁化产生。量子霍尔效应：量子霍尔效应（quantum Hall effect）是量子力学版本的霍尔效应，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。

事实上，它可以在具有长程磁秩序的磁性材料中直接观察到，如铁磁体。科学家将这种现象命名为反常霍尔效应（AHE），它似乎是霍尔效应的一个近亲。然而，它的机制要更复杂一些。

发现量子反常霍尔效应有什么意义?

1、由于人们有可能利用量子霍尔效应发展新一代低能耗晶体管和电子学器件，这将克服电脑的发热和能量耗散问题，从而有可能推动信息技术的进步。然而，普通量子霍尔效应的产生需要用到非常强的磁场，因此应用起来将非常昂贵和困难。

2、量子反常霍尔效应的发现，不仅深化了我们对拓扑绝缘体和材料性质的理解，也为开发新型电子设备提供了新的可能性。未来，随着对材料科学和量子效应的深入研究，我们有理由相信，这一神奇的量子效应将在更多材料和应用领域展现出其独特魅力。

3、量子霍尔效应的物理意义：定义了磁场和感应电压之间的关系。霍尔效应介绍如下：霍尔效应是电磁效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔（E.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机制时发现的。

4、量子反常霍尔效应使得在零磁场的条件下应用量子霍尔效应成为可能；这些效应可能在未来电子器件中发挥特殊的作用，可用于制备低能耗的高速电子器件。