上海交大團隊觀測到分數量子反常霍爾效應

  新華網上海9月29日電（記者 潘旭 史依靈）記者28日從上海交通大學獲悉，學校團隊與美國田納西大學團隊合作，在分數量子反常霍爾效應研究方面取得進展。他們設計製備了新型轉角MoTe2莫爾超晶格器件，通過開展電學輸運實驗，直接觀測到分數量子反常霍爾效應。

  9月28日，上海交大在李政道研究所召開新聞發布會，介紹分數量子反常霍爾效應研究。新華社記者 劉穎 攝

  霍爾效應是美國科學家霍爾在1879年研究金屬的導電機制時所發現。他在給一塊導體施加電流和一個垂直於電流方向的磁場，産生了霍爾電壓，該效應即為霍爾效應。根據霍爾效應原理製成的霍爾傳感器，在速度傳感等方面至今應用廣泛。

  此後，科學家們相繼發現了二維電子系統中的量子霍爾效應以及分數量子霍爾效應，都獲得了諾貝爾獎。但是這兩次發現都是在強磁場情況下産生的現象。此外，還有一次霍爾效應相關的理論發現也獲得了諾貝爾獎。

  分數量子霍爾效應的觀測一般需要大於10特斯拉的強磁場和低於1開爾文的極低溫環境。那麼，能否在零磁場條件下實現分數量子霍爾態，即分數量子反常霍爾效應一直為科學家們所關注。

  理論上已經肯定了其可能性。2011年，五篇獨立論文從不同角度肯定了分數量子反常霍爾效應存在的可能性，但在實驗上一直未能找到合適的材料實現該效應。

  近年來，國際國內的研究者們在理論和實驗研究方面開展了大量探索，最終將目光聚焦到轉角MoTe2莫爾超晶格器件上。今年4至5月間，美國華盛頓大學團隊和美國康奈爾大學團隊分別發表研究成果，&&在該材料中存在分數量子反常霍爾效應，但他們所使用的是光學測量的手段，在學界看來並非是直接確鑿的證據。

  亮相發布會的青年科學家李聽昕（右）、劉曉雪。新華社記者 劉穎 攝

  近期，上海交通大學李聽昕、劉曉雪團隊與美國田納西大學團隊合作，在分數量子反常霍爾效應研究方面取得了實質性進展。他們設計製備了新型轉角MoTe2莫爾超晶格器件，通過開展電學輸運實驗，直接觀測到分數量子反常霍爾效應存在的確鑿證據，相關成果發表在物理學期刊《物理學評論X》上。

  科研團隊&&，原創的新型器件製備方法為今後一系列圍繞分數量子反常霍爾效應的研究提供了道路。整體上看，該研究為拓撲量子計算等研究提供了新的可能和機遇。