一文读懂神奇的量子反常霍尔效应,未来科技革命有望由此产生( 五 )

继续量子霍尔效应的话题,高中物理知识告诉我们,在无限大均匀平面磁场中,以垂直磁感线方向入射的初速不为零的电子将做匀速圆周运动。而在经典的霍尔效应导体中,载流电子虽然会在磁场作用下发生偏转,但由于偏转半径很大,尚未完成圆周运动就会堆积在导体一侧。

那么,有没有什么条件可以让霍尔效应导体中的载流电子在导体内部完成圆周运动呢?这样的条件还真的存在!在足够低的温度,和非常强的外加磁场下,电子的偏转半径将显著减小,从而可能在导体内部完成圆周运动。

一文读懂神奇的量子反常霍尔效应,未来科技革命有望由此产生

图8/12

动图5:尔效应示量子霍意图,来源:中国科普博览

此时的导体内部仿佛存在无数个高速转动的“陀螺”。当外加磁场继续增大,电子的回旋半径将进一步缩小,当它小到与电子本身近似的微观水平时,量子效应就产生了!发生量子霍尔效应时,导体内部电子原地圆周运动,而导体边缘电子形成导电通路。

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