"؟ قلت رقيقة جدا كنت تعول على ثنائي الأبعاد" قسم الفيزياء من جامعة فودان أستاذ يين الانتهازي التقطت قطعة من الورق A4: "لقد وصلت سماكة لا تقل عشرات ميكرون، ولكن سماكة طبقة حقا ثنائي الأبعاد من عدد قليل من الذرات ، فقط بضعة نانومتر، هي واحدة من عشرة آلاف سمك الورق ".

تأثير هول الكمي هو واحد من الاكتشافات العلمية منذ مناطق القرن 20 أهم من فيزياء المادة المكثفة، حتى الآن، أربعة نوبل تتصل مباشرة. ولكن الكم من مائة سنة، والعلماء قد درسوا تأثير هول ما زال هناك الكثير جدا من نظام ثنائي الأبعاد، أبدا القدم يقع في حقل ثلاثي الأبعاد.

في الآونة الأخيرة، حققت قسم الفيزياء، جامعة فودان، كسيان مجموعة أبحاث الانتهازي أول انفراجة كبيرة في هذا المجال، في الطوبوغرافية الكادميوم شبه المعدنية والزرنيخ نانو اوراق الملحوظ دليل مباشر من جديد الكم ثلاثي الأبعاد فايل مدار شكلتها تأثير هول، والتي اتخذت خطوة مهمة من 2D إلى 3D.

17 ديسمبر، ونتائج البحوث ذات الصلة "الكم على أساس الزرنيخ والكادميوم قاعة تأثير فايل المدار" ( "QuantumHalleffectbasedonWeylorbitsin Cd3As2") في العنوان نشرت على الانترنت في "الطبيعة" (الطبيعة، دوى: 10.1038 / s41586-018-0798 -3). الانتهازي يين المقابلة المؤلف، قسم الفيزياء، جامعة فودان الدكتوراه طالب تشانغ تشنغ والخريجين فودان من جامعة كورنيل ما بعد الدكتوراه تشانغ EVA قسم الفيزياء من جامعة فودان الدكتوراه طالب يوان شيانغ هو شارك في أول مؤلف.

لالإلكترونية "وضع القواعد" ثلاثي الأبعاد تأثير هول الكمي موجودة حقا؟

سوق المزارعين في كثير من الأحيان مزدحمة، الصاخبة حشد أربعة مزدحمة. تتحرك الإلكترونات في الموصلات، أيضا، ليس هناك اتجاه واضح ومسار، في سياق حركة للموصل وتوليد الحرارة، يتم إنشاء فقدان الطاقة.

ولكن الطريق منظم ليست هي نفسها، لديهم طريق السيارات الخاصة، ونحن لا يمكن أن نتراجع، ولا الاصطدام. إذا كان الإلكترون يمكن أن يكون ذلك وفقا لقواعد معينة والحركة المنتظمة، ثم عملية النقل، سيتم تخفيض كبير في استهلاك الطاقة.

في وقت مبكر قبل 130 عاما، اكتشف الفيزيائي قاعة الأمريكية موصل، بالإضافة إلى مجال مغناطيسي عمودي على اتجاه الحالي، مسار الإلكترونات تسديدة، يتم إنشاء الجهد في الاتجاه الطولي للموصل، والظواهر الكهرومغناطيسية هو "هوه ظاهرة كير ". إذا كنت حصر الإلكترونات داخل طائرة ثنائية الأبعاد، في حقل مغناطيسي قوي، وحركة الإلكترونات في بعد واحد يمكن أن يكون حواف موصل القيام به، ليصبح "وتقول قواعد" "منظم".

ولكن التجارب السابقة تشير إلى أن تأثير هول الكم يحدث فقط في نظام ثنائي الأبعاد أو شبه ثنائي الأبعاد. "على سبيل المثال، هذه الغرفة، بالإضافة إلى السطح العلوي، والسطح السفلي، وهناك مساحة وسيطة." يين فتات الانتهازي اليد وأسفل. ومن المعروف أن في "سقف" أو "الكلمة"، الالكترونات يمكن منهجي على طول "خط الحدود" القيام ممارسة التمارين الرياضية بانتظام، واحدة إلى الأمام وإلى الخلف واحد، مثل اثنين في كل منها قطار المسار مسرعة بهم. ثم، في الفضاء ثلاثي الأبعاد في ذلك؟

وجود الكم قاعة أثر قيام نظام ثلاثي الأبعاد؟ إذا كان الأمر كذلك، فما هي آلية حركة الإلكترونية؟

"بيت" وضعت اكتشاف ملتوية يأتي من الحركة الآلية فايل المدار

"ونحن نرى هذه الظاهرة في الكادميوم الزرنيخ نانو صحائف، وصدمت جدا، وكيف سوف تظهر داخل نظام ثلاثي الأبعاد من تأثير الكم قاعة؟" أكتوبر عام 2016، الانتهازي يين وفريقه لأول مرة مع ذات جودة عالية ثلاثية الأبعاد عندما لاحظ الكادميوم nanosheets زرنيخ الكم قاعة تأثير، كما شاهد السيارة في الهواء كما فاجأ.

وسرعان ما وجدت هذا وقد نشرت في "نيتشر الاتصالات." ثم، بالاعتماد على خبرة الانتهازي يين فريق قبل نشره في عملية إعداد العينات، وقد لاحظ اليابان والولايات المتحدة العلماء هذا التأثير في النظام نفسه. للأسف، استنادا إلى النتائج التجريبية في ذلك الوقت، آلية حركة الإلكترون الفعلية غير واضح.

قدمت فرقة تخمين لهم: واحد طريقة ممكنة هي من خلال سطح الجسم من السطح إلى القاع، الالكترونية تفعل الحركة الرأسية، والاحتمال الآخر هو أن الأسطح العلوية والسفلية للإلكترون، وبالتحديد في ثنائية الأبعاد أنظمة ، كل شكل مستقل الكم تأثير هول.

قررت فرقة العمل أن المحقق سأل في نهاية المطاف. لكنه واجه مع المواد التجريبية واحد في الألف من حجم الشعر الحرير، بسرعة البرق سرعة الإلكترون، وكيفية القيام به هذه التجربة؟ في البداية، لم أكن أعرف من أين تبدأ.

"نحن" منزل "وطرح ملتوية!" المواد التجريبية الصغيرة، ولكن الإلهام يمكن أن تأتي من الحياة اليومية. يعتقد الانتهازي فرقة العمل يين في وسيلة، الاستخدام المبتكر من العينة على شكل وتد لتحقيق الاختلاف سمك تسيطر عليها. "يميل سقف من الأسطح العلوية والسفلية من البيت الداخلي سوف يتغير." المتقلب يين نسبة التعادل من "مقلوب شبه منحرف عبور".

عن طريق قياس المجال المغناطيسي يظهر منصة الكم قاعة، فإنه يمكن صياغة استنتاج الكم قاعة خطوة. وقد تبين أن مسارات الإلكترون فيها الطاقة يتأثر مباشرة من قبل سمك العينة. وهذا يدل على أنه مع التغييرات في سمك عينة، وحركة الإلكترون أيضا يصبح الوقت. ولذلك، حركة طولية من الإلكترونات المرتبطة جعل سمك من العينة، والتي ثبت السلوك نفق.

"بعد الإلكترون يذهب ربع دورة على السطح من خلال السطح السفلي، أكمل بدوره ربع آخر، ومن ثم من خلال السطح الخلفي لتشكيل نصف حلقة، لا تبدد السلوك نفق هذا، لذلك يضمن أن كامل الحركة سيكلوترون الإلكترونية لا يزال مكمم. "الانتهازي وقال يين، المسار كله ثلاثي الأبعاد" فايل المدار "، هو مصدر تأثير هول الكم النانو الكادميوم الزرنيخ.

حتى الآن، وقد فتحت أخيرا سر الكم ثلاثي الأبعاد تأثير هول.

التمسك البحوث الأساسية العلماء تغذية المستقبل

قبل ست سنوات، والانتهازي يين عودته للانضمام إلى قسم الفيزياء من جامعة فودان. في عام 2014، في مجال الطوبوغرافية شبه المعدنية واختار الانتهازي يين نظام الكادميوم مواد الزرنيخ هو جيد جدا "في محاولة للبحث في" أوصت "خارج السيطرة". من الجزء الأكبر من المواد، وفيلم كبير، ثم نانو هيكل ونوع نانو وضوح الشمس، مع الانتهازي يين الطلاب "لا تعرف الكلل" بها العميق بالملل.

لولادة نتائج الانتهازي يين التفكير، في دراسة الزرنيخ والكادميوم، وانها مجرد بداية. "هذا هو العمل، ونحن أول من اقترح آلية جديدة، كما تم الاعتراف بها. ولكن لا يمكن أن حفر عميقة، ليس هناك شيء أكثر تحديدا، أريد أن أكون دقيق الاستمرار في القيام به."

جلبت الانتهازي يين هو أيضا معلم تسعة طلاب الدكتوراه. يأتي يلة الأربعاء للحفاظ على طلابه سيفتح مجموعة، تبادل محاصيلهم والصعوبات في الدراسة، وأيضا الأحاديث بيتي. وقال انه يأمل أن عمله سيجعل ليس فقط العمل البحثي جيدة، ولكن أيضا من خلال دراسة الثقافة الإنسانية، للطلاب تغذية لتكون قادرة على العمل بشكل مستقل من علماء المستقبل.

من "الشتلات" قال أسهل تنمو لتصبح "الشجرة" من القيام به والبحث العلمي والطرق المتقدمة التي ليست سهلة.

مشروع لمدة ثلاث سنوات، المؤلف الأول على ورقة تشانغ أيضا نقع في المختبر لمدة ثلاث سنوات. عينة ثلاثة أيام يمكن أن تجعل ست عينات، إذا كان أحد يمكن أن يكون لها ذات نوعية جيدة، وتعتبر أيضا محظوظا، واحتياجات المشروع على الأقل يمكن قياسها عشرات من الظواهر الكمومية في العينة، بحيث الاحتياجات الفعلية للإنتاج، باستثناء لها عدد والوقت والجهد المبذول من حيث إعداد عينة يمكن أن يتصور.

عينة من الصعب، والحفاظ على والقياس اللاحق أكثر صعوبة. من أجل ضمان ظهور تأثير الكم قاعة، يجب على المواد الحفاظ على التنقل الإلكترون عالية، لا مجال للشوائب "مختلطة". ولكن أسهل من القيام به؟ بعد والعينات المناسبة قياسها مسبقا هي التي يجب اتخاذها لمراكز المجال المغناطيسي قوية في جميع أنحاء العالم، وإجراء الاختبارات الكهربائية في المجالات المغناطيسية العالية. لمسافات طويلة والسفر، وحفظ السفر، ويكون جميع الأوقات لمنع أكسدة العينة.

جيد قوي وسط الحقل المغناطيسي للظروف تجريبية، ولكن قد يكون الوقت قد حان تجريبي متاح فقط في الأسبوع. لم عكس اضطراب الرحلات الجوية الطويلة أن بضعة أيام lianzhouzhuan العمل تبدأ على الفور. لا تكرر ميكانيكيا من ناحية التجربة، بعد أحدث بيانات القياس من الاستراتيجيات والطرق التجريبية لضبط فورا، والفكر، من أجل تحقيق النتائج المرجوة في القياسات اللاحقة. لتحسين الكفاءة، وتشانغ يوان شيانغ دائما جلب أكياس النوم، والتجارب الفضائية مباشرة على الفور للراحة في مكتب المقبل.

أكل الكثير من المرارة، ولكننا جميعا قيمة يشعر. "كان لي متشابكة، ولكن على مر السنين كما تم القيام بالعمل الأساسي الأصالة". وقال المتقلب يين، والأساس والأصالة بحيث يتم منتهى السعادة لعودته هو والفريق. "ثلاثي الأبعاد تأثير هول الكمي، بصمة من فودان ملحوظ!"

(المصدر: أخبار من العاطفة في السياسة)