重新思考物理学:科学家发现了140年历史的效果的“巨大”新转折

他们的结果为开发依赖非磁性材料的高级电子设备铺平了道路。日本的研究人员首次检测到没有磁性的材料中的巨大异常效应(AHE)。突破是使用CD3AS2的高质量薄膜(一种狄拉克半学)进行的,受到平面磁的[...]

来源:SciTech日报
研究人员首次在非磁性材料中发现了巨大的反常霍尔效应,改写了现有的物理学并暗示了新器件的可能性。图片来源:SciTechDaily.com

他们的研究结果为开发依赖非磁性材料的先进电子设备铺平了道路。

日本研究人员首次在非磁性材料中检测到巨大的反常霍尔效应 (AHE)。这一突破是利用高质量的狄拉克半金属 Cd3As2 薄膜在面内磁场下实现的。

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通过仔细调整材料的电子能带结构,研究小组能够分离出 AHE 信号,并确定其来源在于轨道磁化而不是电子自旋,从而推翻了凝聚态物理中长期以来的假设。

霍尔效应背景

1879 年,物理学家埃德温·霍尔 (Edwin Hall) 发现,电流通过置于磁场中的导体时会在材料上产生电压。这种现象后来被称为霍尔效应,很快引起了科学界的关注,并成为理论和应用物理学的核心。不久之后,研究人员注意到磁性材料中存在一种相关效应,他们将其称为反常霍尔效应(AHE)。

与标准霍尔效应不同,异常版本仍然难以解释。几十年来,科学家们一直在争论它的真正起源,一些理论认为它甚至可能出现在非磁性材料中。然而到目前为止,还没有实验证据证实这一预测。

在最近的一项研究中,日本东京科学研究所 Masaki Uchida 副教授领导的研究小组报告了在非磁性材料中首次观察到 AHE。这一突破发表在 2025 年 9 月 2 日的《物理评论快报》杂志上。

物理评论快报

狄拉克半金属的作用

对未来设备的影响

DOI:10.1103/5d7l-mr7k 谷歌 发现 新闻