告别电池时代？科学家发现可将环境信号直接转为电能的量子效应
想象一下，传感器或芯片无需电池，直接从周围环境中的无线信号获取能量就能工作。昆士兰科技大学与新加坡南洋理工大学的国际研究团队在《Newton》期刊上发表的研究表明，这并非科幻。他们发现了一种控制非线性霍尔效应（NLHE）的新方法——这种量子现象可以将环境中的交流电信号直接转换为直流电，无需传统二极管或笨重的电子元件。昆士兰科技大学的Dongchen Qi教授解释道：“非线性霍尔效应是一种复杂的量子现象，即使没有磁场，也会在施加的交流电垂直方向产生电压。这种效应允许我们将交流信号直接转换为直流电，这正是电子设备供电所需的能量形式。”研究团队在拓扑绝缘体Bi₂Te₃中进行了实验，发现该效应在室温下仍能保持稳定——这是走出实验室、实现实际应用的关键一步。更令人兴奋的是，温度变化甚至可以改变信号方向。在较低温度下，材料内部的微小缺陷对量子效应影响最大；随着温度升高，晶体结构中自然产生的振动变得更重要，这种转变导致产生的电信号方向反转。Q......阅读全文
磁性拓扑绝缘体中的量子化反常霍尔效应研究取得进展
图1：量子霍尔效应（左）与量子化反常霍尔效应（右）的比较示意图 最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室方忠、戴希研究组在无需外磁场的量子霍尔效应研究中取得重要进展。本工作发表在《科学》杂志上【R.Yu,et.al., Science, 3June2010
拓扑绝缘体内奇异量子效应室温下首现
科技日报北京10月27日电 （记者刘霞）据《自然·材料》杂志10月封面文章，美国科学家在研究一种铋基拓扑材料时，首次在室温下观察到了拓扑绝缘体内的独特量子效应，有望为下一代量子技术，如能效更高的自旋电子技术的发展奠定基础，也将加速更高效且更“绿色”量子材料的研发。 拓扑绝缘体是一种特殊的材料，内
室温非线性霍尔效应
最新Nature Nanotechnology：室温非线性霍尔效应 几何相位和拓扑之间的紧密联系使得基于霍尔效应的现象已成为现代材料和物理学的主要研究重点之一，这促使了人们对物质拓扑态的探索和许多相应实际应用的开发。在线性响应方式下，霍尔电导率需要通过磁化或外部磁场来打破时间反演对称性。但最近
告别电池时代？科学家发现可将环境信号直接转为电能的量子效应
想象一下，传感器或芯片无需电池，直接从周围环境中的无线信号获取能量就能工作。昆士兰科技大学与新加坡南洋理工大学的国际研究团队在《Newton》期刊上发表的研究表明，这并非科幻。他们发现了一种控制非线性霍尔效应（NLHE）的新方法——这种量子现象可以将环境中的交流电信号直接转换为直流电，无需传统二极管
物理所预言一种新类型的拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应
日前，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）孙庆丰和谢心澄研究员在铁磁石墨烯体系中预言了一种新类型的拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应【PRL，104,066805(2010)】。 近几年来，一种全新的量子物质态――拓扑绝缘体已蓬勃兴起。与传统的绝缘体比较，拓扑绝缘体有
我国学者发现磁性拓扑绝缘体中的双分量反常霍尔效应
反常霍尔效应是磁性材料的基本输运性质之一。经过长达一百多年的研究，直至本世纪初物理学家们才认识到反常霍尔效应与电子能带的贝里曲率相关。近年来，磁性拓扑绝缘体中的自旋结构、贝里曲率和反常霍尔效应之间的关系受到了广泛的关注。一个重要的实验进展是在Cr、V等掺杂的(Bi,Sb)2Te3薄膜中观察到了量
英专家：量子反常霍尔效应预示新时代的来临
中国科学家从实验中首次观测到量子反常霍尔效应，英国牛津大学专家对此发现予以高度评价，并指出这一成果预示着一个令人兴奋的新时代的来临。 牛津大学物理系讲师索斯藤·赫斯耶达尔说：“这一成果预示着一个令人兴奋的新时代的来临——对于基础物理学来说，观察到量子反常霍尔效应让研究新的量子系统成为可能;
追梦电子“高速公路”－：记国家自然科学一等奖薛其坤团队
1月8日，2018年度国家科技奖揭晓。由清华大学物理系和中国科学院物理研究所的科研人员组成的联合攻关团队，因成功在实验上发现量子反常霍尔效应，获得2018年度国家自然科学一等奖。 “天道酬勤。”接受记者采访时，薛其坤用一口山东味的普通话吐露这一朴实的心声。这也是该团队多年来追梦电子“高速公路”
上海微系统所揭示拓扑绝缘体的铁磁性形成机理
近期，中国科学院上海微系统与信息技术研究所超导实验室原位电子结构方向组，通过使用基于同步辐射光源的软X射线磁性圆二色性能谱和光电子能谱，结合第一性原理计算，首次揭示了具有量子反常霍尔效应的铁磁性拓扑绝缘体中的铁磁性形成机理。该项研究成果为寻找具有更高温度的量子反常霍尔体系、研发新一代超低能耗量子
北大拓扑绝缘体纳米材料光热电效应研究获突破
据北京大学新闻网消息，拓扑绝缘体的材料制备和量子输运特性是近年来国际研究前沿的一个热点。在众多拓扑绝缘体材料中，Bi2Se3是拓扑绝缘体家族中一种重要的三维强拓扑绝缘体。拓扑绝缘体纳米结构因其巨大的比表面积和增强的表面电导贡献非常有利于探索拓扑绝缘体奇异表面态的物理性质和开发拓扑绝缘体在自旋电子
“量子反常霍尔效应”研究取得重大突破
由中国科学院物理研究所和清华大学物理系的科研人员组成的联合攻关团队，经过数年不懈探索和艰苦攻关，最近成功实现了“量子反常霍尔效应”。这是国际上该领域的一项重要科学突破，该物理效应从理论研究到实验观测的全过程，都是由我国科学家独立完成。 量子霍尔效应是整个凝聚态物理领域最重要、最
物理所成功预言一类新拓扑绝缘体
最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）姚裕贵研究组与美国橡树岭国家实验室的肖笛、张振宇研究组等合作，成功预言了一类新的拓扑绝缘体。 拓扑绝缘体作为一种新奇的量子物态，自问世以来就受到了广泛的关注。与普通绝缘体相比，拓扑绝缘体同时具有绝缘体和导体双重性，即在块
中国科大等在二维材料拓扑态研究领域取得系列进展
中国科学技术大学教授乔振华课题组与国内外同行合作，在二维体系拓扑量子态的理论研究方面取得系列进展。相关成果发表在《自然-纳米技术》、《物理评论快报》和《物理学进展报告》上。 量子反常霍尔效应（即零磁场条件下量子霍尔效应）自石墨烯和拓扑绝缘体发现以来受到了凝聚态物理和材料科学领域的广泛关注，并且
“拓扑量子输运理论与器件前沿探索”项目指南
为贯彻落实党中央、国务院关于加强基础研究和提升原始创新能力的重要战略部署，国家自然科学基金委员会（以下简称自然科学基金委）数学物理科学部拟资助“拓扑量子输运理论与器件前沿探索”原创探索计划项目（以下简称原创项目）。 拓扑物态是凝聚态物理的前沿领域之一，对于发现新的宏观量子效应和发展低能耗量子器
物理所发现ZrTe5中温度诱导Lifshitz转变及其拓扑本质
自上世纪70年代以来，科学家们就发现过渡金属碲化物ZrTe5和HfTe5在电阻-温度曲线上表现出一个宽峰，并且在宽峰温度的上下，霍尔效应和热电势所测得的载流子发生变号。尽管许多研究组对这一奇异的输运性质做了研究，但其起源一直是一个悬而未决的问题。近年来，量子拓扑材料研究的兴起导致发现了一大批包括
非线性霍尔效应调控领域取得重要突破
华南师范大学物理学院副研究员金元俊团队与合作者，在非线性霍尔效应调控领域实现重要突破。团队提出在同质双层系统中借助电场达成非线性霍尔效应开关的普适性设计原理，并预言双层SnSe和SnTe材料可作为实现该效应的理想平台。近日，相关研究成果发表于《物理学进展报告》（Reports on Progress
强磁场磁力显微镜—调控拓扑绝缘体磁畴壁手性边界态
拓扑绝缘体，顾名思义是绝缘的，有趣的是在它的边界或表面总是存在导电的边缘态，这是拓扑绝缘体的独特性质。近期，理论预测存在的拓扑绝缘体在实验上被证实存在于二维与三维材料中，引起了科研界的大量关注。通常二维电子气体系中存在着量子霍尔效应，实验中观测到了手性边界态存在于材料的边界。在三维体材料的拓扑绝缘体
薛其坤：披荆斩棘叱咤量子竞技场
进入信息时代，芯片已然成为处理信息的“大脑”。在指甲盖大小的芯片里封装数十亿个晶体管，堪称人类最复杂的壮举之一。可是，当数据量指数性爆发，仅凭集成更多晶体管不再“一招鲜”，元器件的发热问题成为限制算力提升的瓶颈。而量子反常霍尔效应，则提供了实现超高性能电子器件的可能性。“超海量数据时代会对信息的存储
科学家利用超导量子芯片模拟多种陈绝缘体
原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/9/508097.shtm量子霍尔效应是凝聚态物理学中的基本现象，人们发展了拓扑能带理论来研究此类拓扑物态，发现量子霍尔系统的能带结构是和系统的边界态密切相关的，即存在体相与边缘的对应，并利用陈数来区分不同的拓
中国科大团队在陈数可调量子反常霍尔效应研究新进展
近日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心国际量子功能材料设计中心与物理系教授乔振华研究组基于单层过渡金属氧化物发现了理论上陈数可调的量子反常霍尔效应。7月14日，相关研究成果发表在《物理评论快报》上。 量子霍尔效应是一种在外加强磁场下朗道能级量子化导致的无耗散的量子输运特性。然而，
拓扑绝缘体的实验研究获系列进展
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）表面物理国家重点实验室马旭村研究员领导的研究组与清华大学物理系薛其坤教授领导的研究组合作，在三维拓扑绝缘体薄膜的外延生长、电子结构及有限尺寸效应方面进行研究，取得一系列进展。 拓扑绝缘体是最近几年发现的一种新的物质形态。
物理所预言硅烯中的量子自旋霍尔效应
最近，中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）姚裕贵研究员以及博士生刘铖铖、冯万祥采用第一性原理，系统地研究了硅烯的晶体结构、稳定性、能带拓扑和自旋轨道耦合打开的能隙，预言了在硅烯中可以实现量子自旋霍尔效应。 近几年来，拓扑绝缘体的研究在世界范围内飞速发展，并成为凝聚态物理研
首次在磁性拓扑绝缘体中观测到清晰的拓扑表面态
近十几年来，拓扑绝缘体已经成为凝聚态物理领域的一个重要研究方向。对于Z2拓扑绝缘体，其拓扑性质受到时间反演对称性的保护。如果将Z2拓扑绝缘体的时间反演对称性破坏，会形成一类新的拓扑态，即磁性拓扑绝缘体。磁性拓扑绝缘体可以表现出一系列新奇的物理性质，例如量子反常霍尔效应、手性马约拉纳费米子、轴子绝
中国科学家实验上发现量子反常霍尔效应
由中国科学院物理研究所和清华大学物理系的科研人员组成的联合攻关团队，经过数年的不懈探索和艰苦攻关，最近成功实现了“量子反常霍尔效应”。这是国际上该领域的一项重要科学突破，该物理效应从理论研究到实验观测的全过程，都是由我国科学家独立完成的。 量子霍尔效应是整个凝聚态物理领域最重要、最基
拓扑绝缘体量子输运性质研究取得进展
电子-电子相互作用、量子干涉和无序对输运性质的影响是凝聚态物理研究的重要主题。量子干涉的一阶效应包括被广泛研究的弱局域化和反弱局域化效应，分别对应于正交对称性和辛对称性的体系。2004年研究人员发现，对于前者，比如无序足够强的弱自旋轨道耦合半导体，电子-电子相互作用和量子干涉效应产生的二阶量子修正可
拓扑绝缘体量子输运性质研究取得进展
电子-电子相互作用、量子干涉和无序对输运性质的影响是凝聚态物理研究的重要主题。量子干涉的一阶效应包括被广泛研究的弱局域化和反弱局域化效应，分别对应于正交对称性和辛对称性的体系。2004年研究人员发现，对于前者，比如无序足够强的弱自旋轨道耦合半导体，电子-电子相互作用和量子干涉效应产生的二阶量子修
半导体所等在拓扑绝缘体研究中获进展
拓扑绝缘体是目前凝聚态物理的前沿热点问题之一。它具有独特的电子结构，它在体内能带存在能隙，表现出绝缘体的行为；表面或边界的能带是线性的无能隙的Dirac锥能谱，因而是金属态。这种量子物态展现出丰富而新奇的物性，如量子自旋霍尔效应、磁电耦合、量子反常霍尔效应等。由于这种新奇的物性源
半导体所在砷化镓/锗中拓扑相研究方面获重要发现
中国科学院半导体研究所常凯研究组提出利用表面极化电荷在传统常见半导体材料GaAs/Ge中实现拓扑绝缘体相。通过第一性原理计算和多带k.p理论成功地证明了GaAs/Ge极化电荷诱导的拓扑绝缘体相，这为拓扑绝缘体的器件应用又向前推进了一步。 拓扑绝缘体是目前凝聚态物理的前沿热点问题之一。它具有
清华大学王亚愚/张金松等Nature－Commun.
以拓扑绝缘体为代表的拓扑量子材料是近年来凝聚态物理的重要研究领域。由于非平庸的拓扑能带结构，拓扑绝缘体与真空的边界上会出现无能隙的金属性拓扑表面态。在二维非磁性拓扑绝缘体中，由于时间反演对称性的保护，这种拓扑表面态由一对自旋相反、运动方向相反的一维螺旋式边缘态 (helical edge sta
压电效应和拓扑量子相变
近期，美国宾夕法尼亚州立大学刘朝星教授课题组从理论上提出压电响应的突变可以表征一系列二维拓扑相变,从而第1次揭示了压电系数和拓扑相变间的关系。相关成果以“Piezoelectricity and Topological Quantum Phase Transitions in Two-Dime