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本網(wǎng)訊（記者 桂運(yùn)安 通訊員 范瓊）5月14日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)發(fā)布重要科技成果，該校喬振華課題組與南方科技大學(xué)張立源課題組等合作，經(jīng)過(guò)5年多時(shí)間的努力，首次在毫米級(jí)的碲化鋯材料上觀測(cè)到三維量子霍爾效應(yīng)。成果5月9日發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《自然》上，標(biāo)志著一個(gè)嶄新的材料體系誕生。

霍爾效應(yīng)描述了當(dāng)磁場(chǎng)加載到金屬和半導(dǎo)體上時(shí)，電力與磁力之間的一種相互關(guān)系。1879年發(fā)現(xiàn)的霍爾效應(yīng)這一基礎(chǔ)理論，對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)意義深遠(yuǎn)，它是二極管被發(fā)明出來(lái)的重要前提，如今已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、家電、手機(jī)等行業(yè)。1980年，德國(guó)科學(xué)家馮·克利青首次在二維體系里發(fā)現(xiàn)了量子霍爾效應(yīng)，改變了傳統(tǒng)學(xué)界對(duì)物態(tài)和相變的理解。1987年，哈佛大學(xué)伯特蘭·霍爾珀林教授雖然預(yù)言了三維體系存在量子霍爾效應(yīng)，但科學(xué)界一直未有確鑿的觀測(cè)證據(jù)。

碲化鋯是一種三維層狀結(jié)構(gòu)的新型材料，具有特殊的熱電性質(zhì)和反常的電阻對(duì)溫度依賴(lài)關(guān)系。近年來(lái)，全世界多個(gè)實(shí)驗(yàn)室各自制備該材料，并通過(guò)多種不同的手段進(jìn)行探測(cè)，希望確定其物理特性。

從2014年起，南方科技大學(xué)張立源團(tuán)隊(duì)開(kāi)始嘗試實(shí)驗(yàn)研究該體系，希望在拓?fù)湫再|(zhì)研究上有所斬獲，意外發(fā)現(xiàn)碲化鋯也是研究三維體系的理想材料。2017年初，從事相同方向理論研究的中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)喬振華團(tuán)隊(duì)與張立源團(tuán)隊(duì)開(kāi)始密切合作，測(cè)試分析了難以計(jì)數(shù)的來(lái)自國(guó)內(nèi)外著名研究機(jī)構(gòu)的樣品，終于在該三維宏觀材料上觀測(cè)到量子霍爾效應(yīng)。

自1980年發(fā)現(xiàn)量子霍爾效應(yīng)后，人們把注意力集中在二維體系里。這次在毫米級(jí)的宏觀尺度上實(shí)現(xiàn)三維量子霍爾效應(yīng)，補(bǔ)全了霍爾效應(yīng)家族一個(gè)重要拼圖。喬振華教授認(rèn)為：“豐富多彩的三維體系，將吸引眾多學(xué)者加入到新型三維量子物態(tài)以及相變領(lǐng)域研究中，并為霍爾效應(yīng)家族發(fā)展提供一個(gè)全新領(lǐng)域和視角。”