科學家揭示了大塊石墨層中的量子霍爾效應，這是不可能實現的。

研究人員發(fā)現，塊狀石墨以顯著的方式表現出量子霍爾效應，為物理學研究開辟了新的領域。

觀察二維系統(tǒng)外的量子霍爾效應

由ArtemMishchenko博士，VolodyaFal'ko教授和AndreGeim教授領導的英國曼徹斯特大學的科學家們發(fā)現了體積石墨中的量子霍爾效應（QHE），這是一種由疊層制成的層狀晶體石墨烯。

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他們在“自然物理學”雜志上發(fā)表的研究結果沒有被預料到，因為QHE應該被限制在稱為二維系統(tǒng)的系統(tǒng)中，其中電子的運動被限制在一個平面上并且不能垂直移動。

研究人員使用了由層狀六方氮化硼保護的裂解石墨晶體。他們的設備符合霍爾桿的幾何形狀，使他們能夠測量石墨中電子的傳輸。

“測量非常簡單”研究小組成員和論文的第一作者尹俊博士解釋說?！拔覀冄鼗魻柊敉ㄟ^一個小電流，在霍爾棒平面上施加強磁場，然后測量沿器件和器件產生的電壓，以提取縱向電阻率和霍爾電阻?！?br/>
工作在該論文理論部分的Fal'ko說，“當我們看到量子霍爾效應（QHE）霍爾電阻中的量子化高原序列，伴隨著我們樣本中的零縱向電阻率時，我們感到非常驚訝。這些厚度足以表現為正常的散裝半金屬，其中QHE應該被禁止?！?br/>
發(fā)現其他特點

另一個令人驚訝的發(fā)現是，石墨中含有的石墨烯層數，特別是是否有奇數層或偶數，影響了它們對QHE的觀察。

他們發(fā)現，當石墨中存在奇數個石墨烯層時，石墨中兩種不同電子的駐波產生的QHE能隙減小，即使有數百層石墨烯也是如此。

另一個令人驚訝的結果是發(fā)現了分數QHE（FQHE）它與正常QHE不同，并且是非常薄的石墨層中產生諸如超導和磁性等現象的電子之間相互作用的產物。

“我們觀察到的大部分結果可以用一個簡單的單電子模型來解釋，但看到FQHE告訴我們圖片并不那么簡單，”Mishchenko說?！霸诟叽艌龊?a href="http://m.hnyuntong.com/diwen/" style="color:#a98326">低溫下，我們的石墨樣品中存在大量的電子，電子相互作用，這表明多體物理在這種材料中很重要?！?br/>
收回一些石墨烯的聚光燈

多年來石墨已經落后于石墨烯，但研究人員希望他們的研究表明，較大的石墨材料仍值得大量研究。

“我們的工作是進一步研究這種材料的新的墊腳石，包括多體物理學，如密度波，激子縮合或Wigner結晶，”Mishchenko說。

“數十年來，研究人員將石墨用作一種'哲學家的石頭，可以提供所有可能的和不可能的現象，包括室溫超導，”Geim說。“我們的工作原則上說明了這種材料的可能性，至少在其最純粹的形式時?！?br/>
這塊哲學家的石頭到底可以給我們提供不可能的現象嗎？