上海交大团队观测到分数量子反常霍尔效应

  新华网上海9月29日电（记者 潘旭 史依灵）记者28日从上海交通大学获悉，学校团队与美国田纳西大学团队合作，在分数量子反常霍尔效应研究方面取得进展。他们设计制备了新型转角MoTe2莫尔超晶格器件，通过开展电学输运实验，直接观测到分数量子反常霍尔效应。

  9月28日，上海交大在李政道研究所召开新闻发布会，介绍分数量子反常霍尔效应研究。新华社记者 刘颖 摄

  霍尔效应是美国科学家霍尔在1879年研究金属的导电机制时所发现。他在给一块导体施加电流和一个垂直于电流方向的磁场，产生了霍尔电压，该效应即为霍尔效应。根据霍尔效应原理制成的霍尔传感器，在速度传感等方面至今应用广泛。

  此后，科学家们相继发现了二维电子系统中的量子霍尔效应以及分数量子霍尔效应，都获得了诺贝尔奖。但是这两次发现都是在强磁场情况下产生的现象。此外，还有一次霍尔效应相关的理论发现也获得了诺贝尔奖。

  分数量子霍尔效应的观测一般需要大于10特斯拉的强磁场和低于1开尔文的极低温环境。那么，能否在零磁场条件下实现分数量子霍尔态，即分数量子反常霍尔效应一直为科学家们所关注。

  理论上已经肯定了其可能性。2011年，五篇独立论文从不同角度肯定了分数量子反常霍尔效应存在的可能性，但在实验上一直未能找到合适的材料实现该效应。

  近年来，国际国内的研究者们在理论和实验研究方面开展了大量探索，最终将目光聚焦到转角MoTe2莫尔超晶格器件上。今年4至5月间，美国华盛顿大学团队和美国康奈尔大学团队分别发表研究成果，表示在该材料中存在分数量子反常霍尔效应，但他们所使用的是光学测量的手段，在学界看来并非是直接确凿的证据。

  亮相发布会的青年科学家李听昕（右）、刘晓雪。新华社记者 刘颖 摄

  近期，上海交通大学李听昕、刘晓雪团队与美国田纳西大学团队合作，在分数量子反常霍尔效应研究方面取得了实质性进展。他们设计制备了新型转角MoTe2莫尔超晶格器件，通过开展电学输运实验，直接观测到分数量子反常霍尔效应存在的确凿证据，相关成果发表在物理学期刊《物理学评论X》上。

  科研团队表示，原创的新型器件制备方法为今后一系列围绕分数量子反常霍尔效应的研究提供了道路。整体上看，该研究为拓扑量子计算等研究提供了新的可能和机遇。