读“我国科学家首次在实验中发现量子反常霍尔效应”有感
我仔细读了《我国科学家首次在实验中发现量子反常霍尔效应》一文,非常欣慰,这是我们中国人的骄傲,也是我们中国人科研能力的具体体现,中国人的科研能力必将走在世界的前列。
在凝聚态物理领域,量子霍尔效应(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(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机制时发现的。当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象就是霍尔效应。)研究是一个非常重要的研究方向。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。在零磁场中就可以实现量子霍尔态,更容易应用到人们日常所需的电子器件中。
通常情况下导体导电时,不易形成量子反常霍尔效应。由于导体中的电子无规则运动,在外加电场的条件下,电子定向“移动”,但是在移动的过程中,电子仍然存在“无规则”的运动,所以不易产生量子反常霍尔效应。
其实,导体形成电流的本质是:导体外加电场后,由于导体内部形成了不只一列的电流波,电流波相互干涉、叠加损失能量,使导体发热,而并非电子真正在导体内部流动,电流波“流动”的速度应该等于(或大于)电磁波的速度,形成电流波的电子(即电子质点,电子质点并不随波迁移)。所以形成反常量子霍尔效应必须至少具备下列条件之一:1、“通道”单一,即电流波只有一个通道。2、单一方向的电流波——量子霍尔效应的诠释。。3、高电压。4、宽“通道”。只具备条件之一,要求应该特别高,难以实现。建议应该向四个条件的近似方向努力,或能较容易实现,最后得到普及应用。我的电流是导体中的电流波理论和原文报道的理论分析近似——“材料的能带结构必须具有拓扑特性从而具有导
电的一维边缘态;材料必须具有长程铁磁序从而存在反常霍尔效应;材料的体内必须为绝缘态从而对导电没有任何贡献”近似。高压输电——众说周知,高压输电能减少因发热损耗的电能,应该是一个很好的例证。
由上述分析推测:1、如果能让绝缘体导电,即容易形成反常量子霍尔效应;2、超导体是反常量子霍尔效应的一种情况;3、石墨应该是容易形成近似于量子反常霍尔效应的导体材料。4、半导体是能形成量子反常霍尔效应的最好材料。
备注:我国科学家首次在实验中发现量子反常霍尔效应链接地址:http://www.cas.cn/xw/zyxw/ttxw/201304/t20130410_3817762.shtml