新華社合肥5月15日電（記者 徐海濤）霍爾效應(yīng)描述了當磁場加載到金屬和半導體上時，電力與磁力之間的一種相互關(guān)系。近140年來，國際科學界相繼發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)和量子霍爾效應(yīng)。近期，中國科學技術(shù)大學喬振華課題組與南方科技大學張立源課題組等合作，首次在毫米級的碲化鋯材料上觀測到了三維量子霍爾效應(yīng)。

日前，國際學術(shù)期刊《自然》發(fā)表了該研究成果?！斑@一新的實驗發(fā)現(xiàn)，給了我們一個新的材料體系，其中也能產(chǎn)生拓撲序?！泵绹鴩铱茖W院院士文小剛高度評價說。

1879年，美國科學家埃德溫·霍爾在實驗中首次發(fā)現(xiàn)了“霍爾效應(yīng)”，這對二極管的發(fā)明及半導體行業(yè)產(chǎn)生深遠影響。1980年，德國科學家馮·克利青首次在二維體系里發(fā)現(xiàn)了量子霍爾效應(yīng)，改變了學界對物態(tài)和相變的理解，并把拓撲的概念引入到物理學研究領(lǐng)域，他也因此獲得諾貝爾物理學獎。

能否在三維體系中也觀測到量子霍爾效應(yīng)？這對測量條件、材料體系的要求異常苛刻，幾十年來，科學界一直未能突破。

碲化鋯是一種具有特殊性質(zhì)的新材料，南方科大張立源團隊從2014年起開始研究，意外發(fā)現(xiàn)這是一種研究三維體系的理想材料。2017年初，從事相同研究方向的中國科大喬振華團隊與張立源團隊開始合作，他們測試分析了大量來自國內(nèi)外科研機構(gòu)的樣品，終于在碲化鋯這種三維材料上觀測到了量子霍爾效應(yīng)。

據(jù)了解，自從1980年發(fā)現(xiàn)量子霍爾效應(yīng)后，學界把注意力集中在二維體系。這次發(fā)現(xiàn)的三維量子霍爾效應(yīng)，補全了霍爾效應(yīng)家族的一個重要拼圖。

“豐富多彩的三維體系，將吸引眾多學者加入到新型的三維量子物態(tài)以及相變領(lǐng)域的研究中，并為霍爾效應(yīng)家族的發(fā)展提供一個全新的領(lǐng)域和視角?！眴陶袢A說。

140年前，埃德溫·霍爾教授還無法回答經(jīng)典霍爾效應(yīng)能做什么。如今，經(jīng)典霍爾效應(yīng)已走入大眾生活，廣泛應(yīng)用于汽車、家電、手機等產(chǎn)品。三維量子霍爾效應(yīng)未來會有什么樣的應(yīng)用？科學界將繼續(xù)尋求答案。（完）