Hiệu ứng Hall lượng tử phân số. Đề án, mô tả

Thư viện kỹ thuật miễn phí

ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN
Thư viện miễn phí / Sơ đồ của các thiết bị vô tuyến-điện tử và điện

Hiệu ứng Hall lượng tử phân số. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Thư viện kỹ thuật miễn phí

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Radio nghiệp dư cho người mới bắt đầu

Bình luận bài viết

Người ta đã viết nhiều về hiệu ứng Hall; hiệu ứng này được sử dụng nhiều trong công nghệ, nhưng các nhà khoa học vẫn tiếp tục nghiên cứu nó. Năm 1980, nhà vật lý người Đức Claus von Klitzung đã nghiên cứu hiệu ứng Hall ở nhiệt độ cực thấp. Trong một tấm bán dẫn mỏng, von Klitzung đã thay đổi cường độ từ trường một cách trơn tru và phát hiện ra rằng điện trở Hall không thay đổi một cách trơn tru mà thay đổi đột ngột. Độ lớn của bước nhảy không phụ thuộc vào tính chất của vật liệu mà là sự kết hợp của các hằng số vật lý cơ bản chia cho một số không đổi. Hóa ra các định luật cơ học lượng tử bằng cách nào đó đã thay đổi bản chất của hiệu ứng Hall. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng Hall lượng tử tích phân. Với khám phá này, von Klittzung đã nhận được giải Nobel Vật lý năm 1985.

Hai năm sau phát hiện của von Klitzung tại phòng thí nghiệm của Bell Telephone (cũng chính là nơi phát hiện ra bóng bán dẫn), Stormer và Tsui đang nghiên cứu hiệu ứng Hall lượng tử bằng cách sử dụng một mẫu gali arsenua lớn, tinh khiết đặc biệt được tạo ra tại cùng một phòng thí nghiệm. Mẫu có độ tinh khiết cao đến mức các electron truyền từ đầu này sang đầu kia mà không gặp trở ngại. Thí nghiệm của Stormer và Tsui diễn ra ở nhiệt độ thấp hơn nhiều (gần như không độ tuyệt đối) và có từ trường mạnh hơn thí nghiệm của von Klitzung (mạnh hơn từ trường của Trái đất một triệu lần).

Điều khiến họ rất ngạc nhiên là Stormer và Tsui nhận thấy mức kháng cự của Hall tăng gấp ba lần so với của von Klitzung. Sau đó, họ tìm thấy những bước nhảy thậm chí còn lớn hơn. Kết quả là sự kết hợp giống nhau của các hằng số vật lý, nhưng không được chia cho một số nguyên mà được chia cho một phân số. Các nhà vật lý coi điện tích của electron là một hằng số không thể chia thành nhiều phần. Và thí nghiệm này dường như liên quan đến các hạt có điện tích nhỏ. Hiệu ứng này được gọi là hiệu ứng Hall lượng tử phân đoạn

Một năm sau phát hiện này, một thành viên của phòng thí nghiệm Laughlin đã đưa ra lời giải thích lý thuyết cho hiệu ứng này. Ông tuyên bố rằng sự kết hợp giữa nhiệt độ cực thấp và từ trường mạnh khiến các electron tạo thành chất lỏng lượng tử không thể nén được. Hình vẽ cho thấy, bằng cách sử dụng đồ họa máy tính, một dòng điện tử (quả bóng) xuyên qua một mặt phẳng. Độ nhám của mặt phẳng thể hiện sự phân bố điện tích của một trong các electron khi có từ trường và điện tích của các electron khác.

Nếu một electron được thêm vào chất lỏng lượng tử thì một số lượng giả hạt nhất định có điện tích nhỏ sẽ được hình thành (trong hình, điều này được thể hiện dưới dạng một tập hợp các mũi tên cho mỗi electron).

Hiệu ứng Hall lượng tử phân số

Năm 1998, Horst Stormer, Daniel Tsui và Robert Laughlin được trao giải Nobel Vật lý. Hiện nay, H. Stormer là giáo sư vật lý tại Đại học Columbia, D. Tsui là giáo sư tại Đại học Princeton, và R. Laughlin là giáo sư tại Đại học Stanford.

Xem các bài viết khác razdela Radio nghiệp dư cho người mới bắt đầu.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Nồng độ cồn của bia ấm 07.05.2024

Bia, là một trong những đồ uống có cồn phổ biến nhất, có hương vị độc đáo riêng, có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ tiêu thụ. Một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã phát hiện ra rằng nhiệt độ bia có tác động đáng kể đến nhận thức về mùi vị rượu. Nghiên cứu do nhà khoa học vật liệu Lei Jiang dẫn đầu đã phát hiện ra rằng ở nhiệt độ khác nhau, các phân tử ethanol và nước hình thành các loại cụm khác nhau, ảnh hưởng đến nhận thức về mùi vị rượu. Ở nhiệt độ thấp, nhiều cụm giống kim tự tháp hình thành hơn, làm giảm vị cay nồng của "etanol" và làm cho đồ uống có vị ít cồn hơn. Ngược lại, khi nhiệt độ tăng lên, các cụm trở nên giống chuỗi hơn, dẫn đến mùi cồn rõ rệt hơn. Điều này giải thích tại sao hương vị của một số đồ uống có cồn, chẳng hạn như rượu baijiu, có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ. Dữ liệu thu được mở ra triển vọng mới cho các nhà sản xuất đồ uống, ... >>

Yếu tố nguy cơ chính gây nghiện cờ bạc 07.05.2024

Trò chơi máy tính đang trở thành một hình thức giải trí ngày càng phổ biến trong thanh thiếu niên, nhưng nguy cơ nghiện game vẫn là một vấn đề đáng kể. Các nhà khoa học Mỹ đã tiến hành một nghiên cứu để xác định các yếu tố chính góp phần gây ra chứng nghiện này và đưa ra các khuyến nghị để phòng ngừa. Trong suốt sáu năm, 385 thanh thiếu niên đã được theo dõi để tìm ra những yếu tố nào có thể khiến họ nghiện cờ bạc. Kết quả cho thấy 90% người tham gia nghiên cứu không có nguy cơ bị nghiện, trong khi 10% trở thành người nghiện cờ bạc. Hóa ra yếu tố chính dẫn đến chứng nghiện cờ bạc là do mức độ hành vi xã hội thấp. Thanh thiếu niên có mức độ hành vi xã hội thấp không thể hiện sự quan tâm đến sự giúp đỡ và hỗ trợ của người khác, điều này có thể dẫn đến mất liên lạc với thế giới thực và phụ thuộc sâu sắc hơn vào thực tế ảo do trò chơi máy tính cung cấp. Dựa trên kết quả này, các nhà khoa học ... >>

Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con 06.05.2024

Những âm thanh xung quanh chúng ta ở các thành phố hiện đại ngày càng trở nên chói tai. Tuy nhiên, ít người nghĩ đến việc tiếng ồn này ảnh hưởng như thế nào đến thế giới động vật, đặc biệt là những sinh vật mỏng manh như gà con chưa nở từ trứng. Nghiên cứu gần đây đang làm sáng tỏ vấn đề này, cho thấy những hậu quả nghiêm trọng đối với sự phát triển và sinh tồn của chúng. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng việc gà con ngựa vằn lưng kim cương tiếp xúc với tiếng ồn giao thông có thể gây ra sự gián đoạn nghiêm trọng cho sự phát triển của chúng. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng ô nhiễm tiếng ồn có thể làm chậm đáng kể quá trình nở của chúng và những gà con nở ra phải đối mặt với một số vấn đề về sức khỏe. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng những tác động tiêu cực của ô nhiễm tiếng ồn còn ảnh hưởng đến chim trưởng thành. Giảm cơ hội sinh sản và giảm khả năng sinh sản cho thấy những ảnh hưởng lâu dài mà tiếng ồn giao thông gây ra đối với động vật hoang dã. Kết quả nghiên cứu nêu bật sự cần thiết ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Bảng mở rộng âm thanh kỹ thuật số Nucleo STM32 03.07.2020

Bo mạch mở rộng X-NUCLEO-CCA01M1 mới là bo mạch mở rộng dựa trên thiết bị đầu cuối âm thanh hiệu suất cao 2.1 kênh STA350BW Sound Terminal với hệ thống đầu ra âm thanh kỹ thuật số. Nó có thể được ghép nối với bo mạch STM32 Nucleo và cho phép bạn xuất luồng âm thanh kỹ thuật số tới một cặp loa được kết nối trực tiếp với nó. MCU STM32 điều khiển STA350BW bằng I2C và bus I2S được sử dụng để truyền dữ liệu âm thanh.

Hiệu suất cao của vi điều khiển STM32 cho phép bạn tạo các thiết bị xử lý âm thanh kỹ thuật số chi phí thấp, từ micrô MEMS kỹ thuật số để truyền âm thanh đến PC qua USB hoặc phát lại cục bộ bằng loa ngoài. Với phần mềm FP-AUD-SMARTMIC1 và bo mạch mở rộng X-NUCLEO-CCA01M1 và X-NUCLEO-CCA02M2, nhà phát triển có thể khởi chạy ứng dụng âm thanh kỹ thuật số đầu tiên của họ chỉ trong vài giờ.

Bo mạch mở rộng X-NUCLEO-CCA02M2 chứa hai micrô MEMS kỹ thuật số MP34DT06J. Có thể lắp thêm tối đa 4 mô-đun micrô thu nhỏ STEVAL-MIC001V1, STEVAL-MIC002V1 và STEVAL-MIC003V1 trên bo mạch này. Bo mạch cho phép bạn tổ chức truyền âm thanh kỹ thuật số từ micrô sang STM32 thông qua các mô-đun ngoại vi I2S, DFSDM, SPI hoặc SAI (được chọn bởi jumper). Ngoài ra, bo mạch có một đầu nối USB mà qua đó bạn có thể kết nối trực tiếp cổng USB của MCU với PC để xuất / nhập âm thanh.

FP-AUD-SMARTMIC1 là gói phần mềm STM32Cube chuyên dụng cho âm thanh kỹ thuật số. Gói phần mềm này thực hiện các chức năng nhập và chuyển đổi dữ liệu từ micrô MEMS, loại bỏ tiếng vang và định vị hướng tới nguồn âm thanh. Âm thanh đã xử lý được chuyển đến máy chủ USB (PC) và loa được kết nối với các bo mạch mở rộng thích hợp. Các ví dụ được tạo sẵn từ gói FP-AUD-SMARTMIC1 có thể được chạy trên bo mạch vi điều khiển STM32 NUCLEO-F446RE, trong đó bo mạch mở rộng X-NUCLEO-CCA01M1 và X-NUCLEO-CCA02M2 được kết nối bổ sung.

Tin tức thú vị khác:

▪ Xe buýt điện Lancaster eBus

▪ Máy ảnh Fujifilm FinePix XP70 cực chất

▪ Cảm biến cho thấu kính nhân tạo

▪ Giao tiếp quang tốc độ cao Li-Fi

▪ TV 10K

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần trang web Ghi chú bài giảng, bảng cheat. Lựa chọn bài viết

▪ bài viết Nhiếp ảnh. Lịch sử phát minh và sản xuất

▪ bài viết Những đồng tiền nào phát triển từ đồng nhân dân tệ của Trung Quốc, đổi tên cho phù hợp với ngôn ngữ địa phương? đáp án chi tiết

▪ Bài viết Vịnh Hạ Long. thiên nhiên kỳ diệu

▪ bài viết Ăng-ten MẶT BẰNG MẶT ĐẤT ở tần số 7 MHz. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Tinh chỉnh bộ điện thoại nhập khẩu. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web