Ученые впервые наблюдают аномальный эффект Холла

Японские исследователи впервые в истории экспериментально подтвердили существование аномального эффекта Холла в абсолютно немагнитном материале. Это открывает новые горизонты для создания электронных устройств следующего поколения.

Исследователи из Японии впервые наблюдали гигантский аномальный эффект Холла в немагнитном материале

Источник: Unsplash

Японские физики впервые зафиксировали проявление аномального эффекта Холла (АЭХ) в материале, лишенном магнитных свойств. Это удивительное открытие может коренным образом изменить представления о поведении электронов в твердых телах и привести к революционным прорывам в электронике и сенсорных технологиях.

Эффект Холла, открытый еще в 1879 году американским физиком Эдвином Холлом, является краеугольным камнем современной физики и электроники. Он возникает, когда электрический ток, протекающий через проводник, отклоняется под воздействием перпендикулярного магнитного поля, что приводит к возникновению измеримого напряжения. Однако в магнитных материалах ученые наблюдали аналогичное, но гораздо более загадочное явление, получившее название аномального эффекта Холла. Некоторые теории смело предполагали, что АЭХ может проявляться даже в отсутствие магнетизма, но практических доказательств этому до последнего времени не существовало.

#Эта инфографика иллюстрирует метод, использованный исследовательской группой для первого наблюдения аномального эффекта Холла в немагнитном материале. Для наблюдения аномального эффекта Холла группа использовала полуметалл Дирака и приложила магнитное поле в плоскости образца

Источник: Институт науки Токио

Исследовательской  группе под руководством доцента Масаки Учиды из Института науки Токио (Япония) удалось достичь невозможного, разработав остроумную экспериментальную стратегию. Ключом к успеху стало использование дираковского полуметалла — материала с уникальной электронной структурой, где электроны ведут себя как безмассовые частицы. Исследователи выбрали высококачественные тонкие пленки соединения Cd₃As₂, выращенные с помощью технологии молекулярно-лучевой эпитаксии. Основной инновацией стал подход, при котором магнитное поле прикладывалось не перпендикулярно, а в плоскости образца. Это позволило модулировать зонную структуру материала, эффективно подавляя вклад обычного эффекта Холла и изолируя чистый аномальный сигнал, который прежде был скрыт.

Исследователям не только удалось обнаружить аномальный эффект Холла в немагнитном материале, но и зафиксировать его гигантскую величину. Еще более важным стало установление истинной природы этого явления. Детальный анализ показал, что наблюдаемый эффект порождается не спиновой намагниченностью электронов, которая является основой магнетизма, а их орбитальным движением.

Ранее исследователи университета Британской Колумбии (Канада) создали настольный реактор для проверки необычной идеи: можно ли ускорить ядерный синтез с помощью электрохимии.