Квантовый эффект Холла

• Открытие квантового эффекта Холла

  • Квантовый эффект Холла был открыт в 1980 году, когда ученые обнаружили, что сопротивление двумерных электронных систем изменяется при приложении магнитного поля. 
  • Эффект назван в честь его первооткрывателей, американских физиков Д. Д. Холла и Л. Э. Овербаха. 

• Основные принципы квантового эффекта Холла

  • В двумерных системах электроны ведут себя как фермионы, и их движение ограничено двумерной плоскостью. 
  • При приложении магнитного поля электроны испытывают квантование своего движения, что приводит к появлению дискретных уровней Ландау. 
  • При изменении магнитного поля происходит изменение числа занятых уровней Ландау, что влияет на проводимость системы. 

• Экспериментальное подтверждение и значение

  • Эксперименты подтвердили существование квантового эффекта Холла в 1981 году, что стало важным открытием в области физики твердого тела. 
  • Квантовый эффект Холла имеет фундаментальное значение для понимания квантовых явлений в двумерных системах и может быть использован для изучения топологических свойств материалов. 

• Квантование проводимости и удельного сопротивления

  • Проводимость и удельное сопротивление двумерных систем квантуются при приложении магнитного поля, что приводит к появлению плато в зависимости от магнитного поля. 
  • При увеличении магнитного поля удельное сопротивление уменьшается, что указывает на квантование проводимости. 

• Фотонный квантовый эффект Холла

  • Фотоны также могут проявлять квантовый эффект Холла в искусственных магнитных полях, созданных с помощью оптических резонаторов. 

• Топологическая классификация и фрактальная структура

  • Топологические квантовые числа, такие как числа Черна, связаны с квантовым эффектом Холла и могут быть визуализированы с помощью фрактальной фазовой диаграммы Азбеля-Харпера-Хофштадтера. 

• Атомная интерпретация постоянной фон Клитцинга

  • Постоянная фон Клитцинга может быть объяснена на уровне отдельного атома с помощью модели Бора, где движение электрона по орбите рассматривается как эффект Холла. 
  • Пересказана только часть статьи. Для продолжения перейдите к чтению оригинала.