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重大突破！復旦大學再發Nature：首次觀測到三維量子霍爾效應！

2018-12-19 12:51:19 作者：本網整理來源：澎湃新聞、看看新聞、研之成理分享至：

復旦大學物理學系修發賢課題組在拓撲半金屬砷化鎘納米片中觀測到了由外爾軌道形成的新型三維量子霍爾效應的直接證據，邁出了從二維到三維的關鍵一步。北京時間12月18日零點，相關研究成果以《砷化鎘中基于外爾軌道的量子霍爾效應》為題在線發表于《自然》上。

復旦大學物理學系修發賢課題組在拓撲半金屬砷化鎘納米片中觀測到了由外爾軌道形成的新型三維量子霍爾效應的直接證據，邁出了從二維到三維的關鍵一步。

北京時間12月18日零點，相關研究成果以《砷化鎘中基于外爾軌道的量子霍爾效應》（“Quantum Hall effect based on Weyl orbits inCd3As2”）為題在線發表于《自然》（Nature, DOI:10.1038/s41586-018-0798-3.）。修發賢為通訊作者，復旦大學物理學系博士生張成，復旦校友、康奈爾大學博士后張億和復旦大學物理學系博士生袁翔為共同第一作者。

共同第一作者：張成，張億，袁翔通

訊作者：修發賢

第一單位：復旦大學物理學系

論文doi: 10.1038/s41586-018-0798-3.

對于這次成果的誕生，修發賢覺得，在砷化鎘的研究方面，這才剛剛開始。“這是一個作品，我們第一次提出了新的機制，也得到了認可。但還有可以深挖的，還有更具體的東西，我想得繼續做細做好。這次我們發現了三維量子霍爾效應，為今后的進一步科研探索提供一定的實驗基礎。另外，在應用方面這個材料體系具有非常高的遷移率，電子的傳輸和響應很快，可以在紅外探測、電子自旋方面做一些原型器件。

課題背景

量子霍爾效應是20世紀以來凝聚態物理領域最重要的科學發現之一，迄今已有四個諾貝爾獎與其直接相關。

但一百多年來，科學家們對量子霍爾效應的研究仍停留于二維體系，從未涉足三維領域。

早在130多年前，美國物理學家霍爾就發現，對通電的導體加上垂直于電流方向的磁場，電子的運動軌跡將發生偏轉，在導體的縱向方向產生電壓，這個電磁現象就是”霍爾效應“。如果將電子限制在二維平面內，在強大的磁場作用下，電子的運動可以在導體邊緣做一維運動，變得”講規則“”守秩序“。

但以往的實驗證明，量子霍爾效應只會在二維或者準二維體系中發生。”比如說這間屋子，除了上表面、下表面，中間還存在一個空間。“修發賢用手上下比劃著。人們知道，在”天花板“或者”地面“上，電子可以沿著”邊界線“有條不紊的做著規則運動，一列朝前，一列向后，像是兩列在各自軌道上疾馳的列車。那么，在立體空間中呢？