在碲化锆体系中观测到三维量子霍尔效应。（设计：王国燕、何聪）

本报讯（记者杨保国 通讯员范琼）明升中国app技术大学乔振华课题组与南方科技大学张立源课题组等合作，首次在毫米级的碲化锆材料上观测到三维量子霍尔效应，研究成果日前发表在《自然》上。

霍尔效应描述了当磁场加载到金属和半导体上时，电力与磁力之间的一种相互关系。1879年发现的霍尔效应这一基础理论对半导体行业意义深远，因为它是二极管发明的重要前提。1980年，德国app家冯·克利青首次在二维体系里发现了量子霍尔效应，改变了传统学界对物态和相变的理解，并把拓扑概念引入到物理学研究中。

能否在三维体系中也观测到量子霍尔效应？1987年，哈佛大学教授伯特兰·霍尔珀林从理论上预言了三维体系存在量子霍尔效应，并给出了它的测量特征。然而，要观测到三维量子霍尔效应，必须把电子态调控到量子极限区域，这对测量磁场条件或材料体系的要求异常苛刻，几十年来，app界一直未有确凿的观测证据。

碲化锆是一种三维层状结构的新型材料，具有特殊的热电性质和反常的电阻对温度的依赖关系。近年来，全世界众多实验室在制备该材料，并希望通过多种不同手段进行探测确定其物理特性。从2014年起，张立源团队开始尝试实验研究该体系，希望在拓扑性质研究上有所收获，却意外发现碲化锆是研究三维体系的理想材料。2017年初，从事相同方向理论研究的乔振华团队与张立源团队开始密切合作，测试分析了难以计数的样品，终于在该三维宏观材料上观测到量子霍尔效应。

此次在毫米级的宏观尺度上实现三维量子霍尔效应，补全了霍尔效应家族一个重要拼图。丰富多彩的三维体系，将为霍尔效应家族的发展提供全新的领域和视角。美国国家app院院士文小刚对该发现给予高度评价：“给了我们一个新的材料体系，其中也能产生拓扑序。”

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DOI:10.1038/s41586-019-1180-9