Дробний квантовий ефект Холла. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Дробний квантовий ефект Холла. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Електрика для початківців

Коментарі до статті

Про ефект Холла написано багато, цей ефект інтенсивно використовується у техніці, але вчені продовжують його досліджувати. 1980 р. німецький фізик

Клаус фон Клітцунг вивчав роботу ефекту Холла за наднизьких температур. У тонкій платівці напівпровідника фон Клітцунг плавно змінював напруженість магнітного поля та виявив, що опір Холла змінюється не плавно, а стрибками. Величина стрибка не залежала від властивостей матеріалу, а була комбінацією фундаментальних фізичних констант, поділеної на постійне число. Виходило, що закони квантової механіки якимось чином змінювали природу ефекту Холла. Це було названо інтегральним квантовим ефектом Холла. За це відкриття фон Клітцунг отримав Нобелівську премію з фізики у 1985 році.

Через два роки після відкриття фон Клітцунга в лабораторії компанії Bell Telephone (та сама, в якій був відкритий транзистор) співробітники Стормер і Тсуі вивчали квантовий ефект Холла, використовуючи виключно чистий зразок арсеніду галію великого розміру, виготовлений у цій же лабораторії. Зразок мав настільки високий рівень чистоти, що електрони проходили його з кінця в кінець, не зустрічаючи перешкод. Експеримент Стормера та Тсуі проходив за набагато нижчої температури (майже абсолютний нуль) і з потужнішими магнітними полями, ніж в експерименті фон Клітцунга (у мільйон разів більше, ніж магнітне поле Землі).

На превеликий подив Стормер і Тсуі виявили стрибок у опорі Холла втричі більший, ніж у фон Клітцунга. Потім вони виявили ще більші стрибки. Виходила та сама комбінація фізичних постійних, але поділена не так на ціле, але в дробове число. Заряд електрона у фізиків вважається константою, що не ділиться на частини. На цьому експерименті хіба що брали участь частинки з дробовими зарядами. Ефект був названий дрібним квантовим ефектом Холла.

Через рік після цього відкриття співробітник лабораторії Лафлін дав теоретичне пояснення ефекту. Він заявив, що комбінація наднизької температури та потужного магнітного поля змушує електрони утворювати стисливу квантову рідину.

Дробний квантовий ефект Холла

На малюнку за допомогою комп'ютерної графіки показаний потік електронів (кулі), що протикають площину. Нерівності площини являють собою розподіл заряду одного з електронів у присутності магнітного поля та заряду інших електронів. Якщо електрон додається до квантової рідини, то утворюється деяка кількість квазічастинок з дробовим зарядом (на малюнку показано як набір стрілок у кожного електрона).

У 1998 р. Хорст Стормер, Даніель Тсуї та Роберт Лафлін були удостоєні Нобелівської премії з фізики. В даний час Х. Стормер – професор фізики Колумбійського університету, Д. Тсуї – професор Прінстонського університету, Р. Лафлін – професор Стенфордського університету.

Дивіться інші статті розділу Електрика для початківців.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Загроза космічного сміття для магнітного поля Землі 01.05.2024

Все частіше ми чуємо про збільшення кількості космічного сміття, що оточує нашу планету. Однак не тільки активні супутники та космічні апарати сприяють цій проблемі, а й уламки старих місій. Зростання кількості супутників, які запускає компанії, як SpaceX, створює не тільки можливості для розвитку інтернету, але й серйозні загрози для космічної безпеки. Експерти тепер звертають увагу на потенційні наслідки для магнітного поля Землі. Доктор Джонатан Макдауелл з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики підкреслює, що компанії стрімко розвертають супутникові констеляції, і кількість супутників може зрости до 100 000 наступного десятиліття. Швидкий розвиток цих космічних армад супутників може призвести до забруднення плазмового середовища Землі небезпечними уламками та загрози стійкості магнітосфери. Металеві уламки від використаних ракет можуть порушити іоносферу та магнітосферу. Обидві ці системи відіграють ключову роль у захисті атмосфери і підтримують ...>>

Застигання сипких речовин 30.04.2024

У світі науки існує досить загадок, і однією з них є дивна поведінка сипких матеріалів. Вони можуть поводитися як тверде тіло, але раптово перетворюватися на текучу рідину. Цей феномен став об'єктом уваги багатьох дослідників, і, можливо, нарешті ми наближаємося до розгадки цієї загадки. Уявіть собі пісок у пісочному годиннику. Зазвичай він тече вільно, але в деяких випадках його частинки починають застрягати, перетворюючись з рідкого стану на тверде. Цей перехід має важливе значення для багатьох областей, починаючи від виробництва ліків та закінчуючи будівництвом. Дослідники зі США спробували описати цей феномен і наблизитися до його розуміння. У ході дослідження вчені провели моделювання в лабораторії, використовуючи дані про пакети полістиролових кульок. Вони виявили, що вібрації усередині цих комплектів мають певні частоти, що означає, що через матеріал можуть поширюватись лише певні типи вібрацій. Отримані ...>>

Випадкова новина з Архіву

Електроскутер NIU Gova C0 20.08.2021

Китайський виробник NIU представив електроскутер NIU Gova C0, який відноситься до недорогої категорії.

Лінійка Gova була запущена в 2019 році і має велику популярність, як зазначив генеральний директор компанії. NIU Gova C0 отримав дві С-подібні фари, які одразу виділяють скутер на фоні конкурентів.

NIU Gova C0 важить лише 75 кг, висота сидіння складає 74 см. Він оснащений акумуляторною батареєю, яка забезпечує запас ходу 60 км. Акумулятор добре захищений від перегріву та інших небажаних дій.

Електроскутер рухається двигуном потужністю 400 Вт, який дозволяє розвивати максимальну швидкість 25 км/год. Є також педалі та невелике сидіння ззаду, де може поміститися дитина чи тендітна дівчина.

Електроскутер NIU Gova C0 підтримує підключення зі смартфона, можливість встановлення оновлень, а також має протиугінний механізм.

Новий NIU Gova C0 пропонується за ціною 525 доларів.

Інші цікаві новини:

▪ Золото з латексу

▪ Панорамна приставка для цифрової фотокамери

▪ Життя без паролів

▪ Роботів навчили відчувати запахи

▪ Нанотехнології у цирку

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Перетворювачі напруги, випрямлячі, інвертори. Добірка статей

▪ стаття Ми відійдемо під покров струменя. Крилатий вислів

▪ стаття Ким був Сенека? Детальна відповідь

▪ стаття Батарейки провідних фірм світу. Довідник

▪ стаття Удосконалений багатоіскровий блок запалювання. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Звуковий сигналізатор перевантаження блока живлення. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт