上海交大团队成功观测到分数量子反常霍尔效应

9月28日，上海交通大学与美国田纳西大学的合作研究团队在分数量子反常霍尔效应领域取得了显著的科研进展。该团队成功设计并制备了一种创新的转角MoTe2莫尔超晶格器件，并通过电学输运实验，首次直接观测到了分数量子反常霍尔效应的存在。

霍尔效应最早由美国科学家霍尔于1879年研究金属导电机制时发现。霍尔效应是指在导体中施加电流并施加垂直于电流方向的磁场时，产生霍尔电压的现象。这一原理被广泛应用于速度传感等领域。

随后，科学家们相继发现了在二维电子系统中的量子霍尔效应和分数量子霍尔效应，这些重要发现都获得了诺贝尔奖的认可。然而，迄今为止，这些效应的观测通常都需要强磁场和极低温环境，这对实验条件提出了极大挑战。

分数量子霍尔效应的观测通常需要超过10特斯拉的强磁场和低于1开尔文的极低温环境。在零磁场条件下实现分数量子反常霍尔效应一直是科学家们的研究重点。

虽然理论上已经确认了分数量子反常霍尔效应的可能性，但迄今为止，科学家们一直未能找到合适的材料来实现这一效应。近年来，国际和国内的研究者们在理论和实验研究方面进行了大量探索，最终将研究重点聚焦在了转角MoTe2莫尔超晶格器件上。今年4月至5月，美国华盛顿大学团队和美国康奈尔大学团队分别发表了相关研究成果，但这些成果主要依赖光学测量，未能提供直接确凿的实验证据。

近期，上海交通大学的李听昕和刘晓雪团队与美国田纳西大学的研究团队合作，在分数量子反常霍尔效应研究方面取得了实质性的进展。他们设计制备了新型转角MoTe2莫尔超晶格器件，并通过电学输运实验，首次直接观测到了分数量子反常霍尔效应的确凿证据，这一研究成果已在物理学期刊《物理学评论X》上正式发表。

该研究团队表示，他们所开发的新型器件制备方法为今后分数量子反常霍尔效应研究提供了新的方向。总体而言，这一研究为拓扑量子计算等领域的研究提供了新的可能性和机遇。