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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。
中国首次发现量子反常霍尔效应杨振宁：诺贝尔奖级2013年04月10日13:36来源：中国新闻网分享到：更多0人参与0条主评论0条评论0条总评论正在看第1段共2段杨振宁：“量子反常霍尔效应”是诺奖级发现中国首次成功发现“量子反常霍尔效应”实验团队领衔者薛其坤院士和曾在该领域获诺奖的华人崔琦清华大学薛其坤院士发布量子反常霍尔效应实验成果原标题：中国科学家首次在实验中发现量子反常霍尔效应中新社北京4月10日电(记者马海燕)中国科学家首次在实验中发现量子反常霍尔效应引起国际物理学界巨大反响，著名物理学家、诺贝尔奖得主杨振宁10日称赞其是诺贝尔奖级的成绩。
清华大学和中国科学院物理研究所10日在北京联合宣布：由清华大学教授、中国科学院院士薛其坤领衔，清华大学物理系和中科院物理研究所联合组成的实验团队最近取得重大科研突破，在磁性掺杂的拓扑绝缘体薄膜中，从实验上首次观测到量子反常霍尔效应。
这一实验发现也证实了三年前中科院物理研究所与斯坦福大学理论团队的预言。
杨振宁表示，这让他想起很多年前接到物理学家吴健雄的电话，第一次告诉他在实验室做出了宇称不守恒的实验，这个发现震惊了世界。
今天薛其坤及其团队做出的实验成果，是从中国的实验室里第一次做出了诺贝尔奖级的物理学成绩，不仅是科学界的喜事，也是整个国家的喜事。
杨振宁说，获诺贝尔奖的具体条件无法定义，但他相信99%在前沿物理学做研究的人都会同意这是一个诺贝尔奖级的成果。
过去人们总认为中国人不擅于做实验，仿佛只会搞理论，其实中国已经有世界一流的实验室，加上中国人的勤奋和团队合作精神，是能够做出一流的实验的。
美国科学家霍尔分别于1879年和1880年发现霍尔效应和反常霍尔效应。
1980年，德国科学家冯·克利青发现整数量子霍尔效应，1982年，美国科学家崔琦和施特默发现分数量子霍尔效应，这两项成果分别于1985年和1998年获得诺贝尔物理学奖。
在过去4年间，薛其坤和他的团队测试了1000多个样本，克服重重障碍，才在极其严格的实验要求下完成这一实验。
反常霍尔效应和量子反常霍尔效应
反常霍尔效应和量子反常霍尔效应是固态物理中两个重要的现象，两者结合了磁场效应、电子运动以及晶格结构等多种因素，对于开展材料物理研究有着重要的意义。
一、反常霍尔效应
反常霍尔效应即指在磁场中，电导率发生非线性变化的现象，通常被分为两种类型：
1. 非金属中的反常霍尔效应：非金属材料中的反常霍尔效应又被称为“正常”反常霍尔效应，表现为沿磁场方向的电流密度不随电场强度而呈线性变化，其导电机理是由于能带弯曲所致。
2. 金属中的反常霍尔效应：金属中的反常霍尔效应表现为在磁场中产生自旋反转，以此影响自由电子的运动轨迹，导致电子在材料内部形成电荷积累，从而产生反常霍尔电势。
这种自旋反转同时也会导致自旋集体行为的出现，反常霍尔现象因此往往被认为是自旋流产生效应的一种。
二、量子反常霍尔效应
量子反常霍尔效应是在二维强磁场下，电导率呈现分数分子分母的分数分子分母的分数分子分母的分数分子分母的分数分子分母的分数分子分母的分数分子分母的分数分子分母的分数分子分母的分数分子分母的分数分子分母的分数分子分母的分数分子分母的分数分子分母的分数分子分母的分数分子分母的分数分子分母的分数分子分母的分数变化，即在化学势谷的外围区域形成能带。
量子反常霍尔效应是由于较低维度信仰张量的几何性质使其在磁场下的行为不同于其在零磁场下的行为而产生的。
这种现象在半导体材料中尤其常见，能够广泛应用于电子输运，物理学和开发新型电子器件。
总之，反常霍尔效应和量子反常霍尔效应是国内外物理研究中的
热点，其发现为我们的科学技术进步创新注入了源源不断的动力，也为我们认识自然规律和科学本质提供了新的方向和思路。
量子反常霍尔效应诺贝尔奖量子反常霍尔效应诺贝尔奖:量子反常霍尔效应是固态物理领域的一个重要发现，因其对于理解拓扑相和拓扑量子计算的潜力而受到广泛关注。
这项发现对于量子物理学和拓扑学的研究有着深远的影响，并为新型纳米电子器件的发展提供了新的契机。
2016年，诺贝尔物理学奖授予了三位科学家David J. Thouless、F. Duncan Haldane和J. Michael Kosterlitz，以表彰他们对拓扑相和物质性质之间关联的理论发现。
他们的研究集中在量子反常霍尔效应上，这一发现改变了人们对固态物质性质的理解，并为量子计算和量子通信提供了新的可能性。
量子反常霍尔效应是指在某些材料中，当在低温下施加垂直于材料表面的磁场时，会发生电荷传输的现象。
这种现象是由拓扑性质导致的，即通过一种特殊的构型，电子在晶体中的运动形成了一种拓扑相。
在这种相中，电子的输运行为会呈现出量子反常霍尔效应，即导电方式与传统的欧姆电阻不同。
这项发现的意义在于，它揭示了电子态中存在一种全新的拓扑自由度，这种拓扑自由度不能通过连续的变形来改变。
这为实现拓扑电子学提供了基础，并在理论和实验研究中引起了广泛的兴趣。
此外，量子反常霍尔效应还为物质的自旋输运提供了可能性，这对于自旋电子学和自旋计算等领域的研究具有重要意义。
Thouless、Haldane和Kosterlitz的贡献主要体现在他们的理论工作上。
David J. Thouless在1970年代初提出了拓扑不变量的概念，为解释拓扑相的物理现象奠定了基础。
F. Duncan Haldane在1980年代提出了一种描述拓扑相的模型，即Haldane模型，该模型被广泛用于研究量子反常霍尔效应。
J. Michael Kosterlitz在1970年代提出了一个新的拓扑相变理论，即Kosterlitz-Thouless相变，该理论解释了在二维材料中量子反常霍尔效应的出现。
这些科学家的突破性研究成果不仅在学术界引起了广泛关注，还为实际应用提供了新的可能性。
量子反常霍尔效应的研究进展量子反常霍尔效应（QARHE）是一种特殊的电子物理现象，随着量子力学和凝聚态物理学的发展而存在。
一直以来，人们一直在探索QARHE，以更好地理解量子相干以及开发新型材料。
QARHE的形成可以简单地描述为：在一定的条件下，当电子在一定的磁场中移动时，会出现一种电子分布模式，称为Landau 能级，其中在电子能级的馈电中的一个特殊区域中，电流不会因一些杂质散射而损失能量。
这种损失不能通过经典几何实现，但在量子力学中是可以解释的，被称为量子反常霍尔效应。
近年来，QARHE的研究变得越来越活跃。
由于QARHE是一种新型的电子物理现象，并在许多方面都有着潜在的应用，因此它的研究成为了磁性材料、量子物理学和纳米技术等领域中的重要研究方向。
尽管已经取得了一些显着的成果，但是我们仍然在不断地深入研究中，以期更好地理解和应用QARHE。
对于QARHE的研究，我们能够快速地发现一些实验结果是我们可以利用的。
例如，通过使用新型材料和器件，研究人员可以设计出新的量子芯片、延长传统电子器件的寿命，并从中获得更好的性能。
此外，QARHE也可以用于开发量子计算机，因为它能够对电流进行精确的控制。
这种精确的控制是制造高速计算机的关键所在。
利用现代技术和传统材料的合成技术，我们已经能够在铜氧化物、钙钛矿和铁磁材料中观察到QARHE。
能够产生QARHE的一些关键特征是材料的反磁性或铁磁性，以及电场的存在。
这些特征要求我们使用先进的材料研究技术和理论模型来揭示QARHE的物理机制和控制方法。
研究人员们正在努力开发新的材料，并以不同的表面化合物和实验手段探索他们的用途。
例如，研究人员使用高品质的二元半金属材料，探索了钠氯化物镀层的QARHE。
他们发现，这种材料具有不同的QARHE特点，与以前发现的不同。
这样的研究有望进一步扩大我们对QARHE的了解，并为更好的制造和应用量子芯片提供帮助。
总的来说，QARHE开辟了一些新领域的研究和应用，为我们带来了更广泛的物理学、化学和材料科学等学科领域的研究课题。
电学与原子物理学选择题押题练（二）1．如图所示，一个带电荷量为－Q 的点电荷甲，固定在绝缘水平面上的O 点。
另一个带电荷量为＋q 、质量为m的点电荷乙，从A 点以初速度v 0沿它们的连线向甲运动，运动到B 点时速度为v ，且为运动过程中速度的最小值。
已知点电荷乙受到的阻力大小恒为f ，A 、B 间距离为L 0，静电力常量为k ，则下列说法正确的是( )A ．点电荷乙从A 点向甲运动的过程中，加速度逐渐增大B ．点电荷乙从A 点向甲运动的过程中，其电势能先增大再减小C ．OB 间的距离为 kQq fD ．在点电荷甲形成的电场中，AB 间电势差U AB ＝fL 0＋12mv 2q解析：选C 点电荷乙在向甲运动的过程中，受到点电荷甲的库仑力和阻力，且库仑力逐渐增大，由题意知，在B 点时速度最小，则点电荷乙从A 点向甲运动过程中先减速后加速，运动到B 点时库仑力与阻力大小相等，加速度为零，根据库仑定律，有k Qq r OB 2＝f ，所以r OB ＝ kQq f，选项A 错误，C 正确；点电荷乙向甲运动的过程中，库仑力一直做正功，点电荷乙的电势能一直减小，选项B 错误；根据动能定理，qU AB －fL 0＝12mv 2－12mv 02，解得U AB ＝fL 0＋12mv 2－12mv 02q ，选项D 错误。
2.如图所示，理想变压器原线圈两端A 、B 接在电动势为E ＝8 V ，内阻为r ＝2 Ω的交流电源上，理想变压器的副线圈两端与滑动变阻器R x 相连，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，当电源输出功率最大时( )A ．滑动变阻器的阻值R x ＝2 ΩB ．最大输出功率P ＝4 WC ．变压器的输出电流I 2＝2 AD ．滑动变阻器的阻值R x ＝8 Ω解析：选 D 当外电路电压等于内电路电压时电源输出功率最大，即U 1＝U r ，且U 1＋U r ＝8 V ，故U 1＝U r ＝4 V ，根据欧姆定律可得I 1＝U rr ＝2 A ，故根据I 1I 2＝n 2n 1可得副线圈中的电流为I 2＝1 A ，根据U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈两端的电压U 2＝8 V ，故R x ＝U 2I 2＝81Ω＝8 Ω，最大输出功率为P ＝U 2I 2＝8 W ，故D 正确。
