那么,，量子反?；魻栃?yīng)是什么？有什么意義,？閃電新聞為您科普,。

2023年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎獲得者、中國科學(xué)院院士薛其坤

量子反?；魻栃?yīng)是什么,？

量子科技是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的前沿領(lǐng)域。

1879年，埃德溫?霍爾發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng),。

1980年,，馮?克利青發(fā)現(xiàn)了量子霍爾效應(yīng)，即在強磁場的作用下,，電流只在二維電子系統(tǒng)的邊緣流動,，并且沒有電阻。

科學(xué)家們進一步探索,，希望發(fā)現(xiàn)一種不依賴于強磁場也能產(chǎn)生量子霍爾效應(yīng)的材料,。這個材料可以給看不見摸不著的電子建立一個“高速公路”，沒有電阻,，從而有可能解決電子器件發(fā)熱的根本問題,。這個不依賴強磁場也能產(chǎn)生量子霍爾效應(yīng)的現(xiàn)象就是量子反常霍爾效應(yīng),。

量子反?；魻栃?yīng),，被認(rèn)為是量子霍爾效應(yīng)家族最后一個重要成員,，是探索更多量子奧秘的重要窗口，同時推動新一代低能耗電子學(xué)器件領(lǐng)域的發(fā)展,。

量子反?；魻栃?yīng)就是在磁性材料中不通過外加磁場，而自發(fā)產(chǎn)生的電流及磁化反應(yīng),。這一效應(yīng)在1988年被理論預(yù)言后,，一直沒有實質(zhì)進展。

薛其坤帶領(lǐng)團隊經(jīng)過近4年研究,，生長測量了1000多個樣品,，最終，2012年,，薛其坤和團隊終于成功地在實驗上觀測到了量子反?；魻栃?yīng)，這成為“世界首次”,！

該成果于2013年3月在美國《科學(xué)》（Science）期刊發(fā)表,，審稿人予以高度評價，稱之為“凝聚態(tài)物理界一項里程碑式的工作”,。

量子反?；魻栃?yīng)的示意圖，拓?fù)浞瞧接沟哪軒ЫY(jié)構(gòu)產(chǎn)生具有手征性的邊緣態(tài),，從而導(dǎo)致量子反?；魻栃?yīng)

三項非常苛刻的條件

量子反常霍爾效應(yīng)在凝聚態(tài)物理中占據(jù)著重要的地位,。

要實現(xiàn)這一不可思議的量子現(xiàn)象,，所需要的實驗材料必須同時滿足三項非常苛刻的條件：

1.材料的能帶結(jié)構(gòu)必須具有拓?fù)涮匦?，從而具有?dǎo)電的一維邊緣態(tài),；

2.材料必須具有長程鐵磁序，從而存在反?；魻栃?yīng),；

3.材料的體內(nèi)必須為絕緣態(tài)，從而對導(dǎo)電沒有任何貢獻,。

這就如同要求一個人同時具有短跑運動員的速度,、籃球運動員的高度和體操運動員的靈巧，其難度可想而知,。

薛其坤院士接受采訪時表示：量子反?；魻栃?yīng)，就是在拓?fù)浣^緣體這個材料中,，存在著一個關(guān)于電子運動的全新的規(guī)律,。對我們科學(xué)家來講也是一個非常奇妙神奇的物理現(xiàn)象，所以我們非常希望把它的謎解開,，看看它是不是存在,。

量子反常霍爾效應(yīng)的實驗發(fā)現(xiàn)的最終測量樣品和數(shù)據(jù)

它的發(fā)現(xiàn)有什么重要意義,？

薛其坤曾在央視節(jié)目《開講啦》中提到：“電子在運動的過程中,，它就互相發(fā)生碰撞，碰回來以后,，電子會走彎路,，這個器件消耗的電就會更多，就會使器件發(fā)熱,，比如你打一會兒手機,，手機就發(fā)熱了。量子反?；魻栃?yīng),，不用磁場就能使電子在我們的電子器件中有序的運動，沒有產(chǎn)生這種碰撞就不會發(fā)熱,，就會大大減小電子器件的能量消耗,，比如說，現(xiàn)在手機的待機時間是一天,，可能用了這個效應(yīng),，就能待機兩天到三天。”

現(xiàn)在,，薛其坤仍奮戰(zhàn)在科研一線,，率領(lǐng)團隊為解決高溫超導(dǎo)機理問題、高溫量子反?；魻栃?yīng)和拓?fù)淞孔游飸B(tài)的應(yīng)用,、拓?fù)淞孔佑嬎愕膶崿F(xiàn)等重大科學(xué)問題繼續(xù)努力奮斗。

綜合新華網(wǎng),、央視新聞,、《開講啦》、清華大學(xué)官網(wǎng),、北青網(wǎng) 報道