物理学者たちは、量子異常効果を実証できる新しい装置を作りましたホールV会場
ホール効果とは？
量子ホール効果は、物質のせん断抵抗が段階的に変化するという巨視的な現象です。低温と強い磁場を必要とする2次元電子システムで観察できます。
ただし、2 次元システムは自発的に外部磁場がなくても、独自の磁場を生成します。たとえば、電子の相互作用の結果として発生する軌道強磁性の助けを借りて。これが異常な量子ホール効果です。
実際の効果の例
流れる通常のワイヤーを例にとると、電流、磁場を利用して、新しい電圧を作り出すことができます。それは電流の流れに対して垂直になります。これがいわゆるホール効果です。
出典: MaximeMartinez、CC BY-SA 4.0、Wikimedia Commons 経由
対応する量子バージョンがあります特定の増分、または量子で発生する効果。これにより、量子異常ホール効果を使用して、新しい高導電性ワイヤや量子コンピューターを作成する可能性が開かれました。しかし、この現象につながる物理学はまだ完全には理解されていません。
科学者たちは何をしましたか？
社員を中心とした研究者集団筑波大学物質科学研究所は、トポロジカル絶縁体材料を使用しました。その中で、電流は界面で流れますが、主質量を通過して量子異常ホール効果を引き起こしません。
物理学者は、強磁性体(鉄)をデバイスの最上層として使用することで、磁気効果が得られることを発見しました。これは、磁気不純物による磁気ドーピングの代替方法によって引き起こされる可能性があります。
磁気順序付けを思い出してください。(磁気モーメントの秩序ある空間配置) は、原子の配置と結晶格子に長距離秩序があり、そのノードに磁気モーメントを持つ原子が周期的に配置されている固体で最も研究されています。
実験はどうでしたか？
その結果、量子異常ホール効果によって生成された電流は、散乱することなく層の境界に沿って通過できます。そして、これは新しい省エネデバイスの操作に非常に役立ちます。
薄膜機器製作用テルル化スズ上の鉄の層からなる単結晶ヘテロ構造は、分子線エピタキシーによってテンプレート上に成長しました。研究チームは、磁気モーメントはあるが電荷を持たない中性子を使用して、表面の磁化を測定しました。
一番下の行は何ですか？
科学者たちは、強磁性秩序がテルル化スズ層に約2ナノメートル確立されていることを発見しました。特筆すべきは常温でも存在することです。
スピントロニクスの実装プロジェクトに役立ちます次世代の量子コンピューティング デバイスを作成します。これには、量子異常ホール効果を示す層が必要です。現在、この研究が示しているように、入手はかなり簡単です。
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カバー写真: オーストラリア出身の Simon Whitehead、CC BY 2.0、Wikimedia Commons 経由