电子的“高速公路”的“意外”，却能让电脑更快、手机更省电！

霍尔效应？听起来很牛，其实很简单！

想象一下，你正在玩滑板。当你用力往前滑的时候，如果突然刮来一阵侧风，你会被吹得有点歪。这就是一种力在影响你的运动方向。

在电子世界里，也有一种类似的情况，那就是霍尔效应。

霍尔效应是什么？

霍尔效应，简单来说，就是当一群电子在一条导线里排队走路的时候，如果突然出现一个磁场，这些电子就会被磁场的力量推向一边，就像被侧风吹歪的滑板一样。

打个比方，想象导线就像一条高速公路，电子就是一辆辆小汽车。当这些小汽车在高速公路上飞驰的时候，如果突然出现一个磁场，就好像高速公路突然变成了一条斜坡，小汽车就会被“斜坡”的力量推向一边。
量子霍尔效应是霍尔效应在量子力学领域的延伸。当电子在低温和强磁场下通过二维电子系统时，霍尔电阻会呈现出阶梯状的量子化现象。当霍尔电阻达到某个量子值时，导体的电阻会消失，电流只在导体的边缘流动。

量子反常霍尔效应是量子霍尔效应的一个特殊形式。不同于量子霍尔效应需要强磁场，量子反常霍尔效应在没有外加磁场的情况下也能产生。这种现象是在拓扑绝缘体材料中发现的。

拓扑绝缘体是一种具有特殊电子结构的材料，其表面导电而内部绝缘。当这种材料与铁磁性材料结合时，在低温下可以观察到量子反常霍尔效应。

因在实验上首次观测到量子反常霍尔效应，薛其坤院士于2024年获得国家最高科学技术奖。

这些“高大上”有什么用？

其实，它们对我们的生活有着非常重要的影响。

更快的电脑：量子霍尔效应可以帮助我们制造出更小、更快的芯片，让我们的电脑跑得更快。

更省电的手机：量子反常霍尔效应可以帮助我们制造出更省电的电子设备，让我们的手机可以待机更久。

更精准的测量：量子霍尔效应可以用来制造非常精确的测量仪器，帮助科学家们探索微观世界。

供稿单位：重庆市无线电科普体验中心

审核专家：杨耀辉

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