在霍尔效应发现约100年后,德国物理学家克利青(Klaus von Klitzing, 1943-)等在研究极低温度和强磁场中的半导体时发现了量子霍尔效应,这是当代凝聚态物理学令人惊异的进展之一,克利青为此获得了1985年的诺贝尔物理学奖。 之后,美籍华裔物理学家崔琦(Daniel Chee Tsui,1939- )和美国物理学家劳克林(Robert B.Laughlin,1950-)、施特默(Horst L. St rmer,1949-)在更强磁场下研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应,这个发现使人们对量子现象的认识更进一步,他们为此获得了1998年的诺贝尔物理学奖。如今,复旦校友、斯坦福教授张首晟与母校合作开展了“量子自旋霍尔效应”的研究。“量子自旋霍尔效应”最先由张首晟教授预言,之后被实验证实。这一成果是美国《科学》杂志评出的2007年十大科学进展之一。如果这一效应在室温下工作,它可能导致新的低功率的“自旋电子学”计算设备的产生。 工业上应用的高精度的电压和电流型传感器有很多就是根据霍尔效应制成的,误差精度能达到0.1%以下由清华大学薛其坤院士领衔,清华大学、中科院物理所和斯坦福大学研究人员联合组成的团队在量子反常霍尔效应研究中取得重大突破,他们从实验中首次观测到量子反常霍尔效应,这是中国科学家从实验中独立观测到的一个重要物理现象,也是物理学领域基础研究的一项重要科学发现。量子霍尔效应:1.1整数量子霍尔效应:量子化电导e2/h被观测到,为弹道输运(ballistic transport)这一重要概念提供了实验支持。1.2分数量子霍尔效应:劳赫林与J·K·珍解释了它的起源。两人的工作揭示了涡旋(vortex)和准粒子(quasi-particle)在凝聚态物理学中的重要性。热霍尔效应:垂直磁场的导体会有温度差。Corbino效应:垂直磁场的薄圆碟会产生一个圆周方向的电流。自旋霍尔效应量子反常霍尔效应整数量子霍尔效应的机制已经基本清楚,而仍有一些科学家,如冯·克利青和纽约州立大学石溪分校的V·J·Goldman,还在做一些分数量子效应的研究。一些理论学家指出分数量子霍尔效应中的某些平台可以构成非阿贝尔态(Non-Abelian States),这可以成为搭建拓扑量子计算机的基础。石墨烯中的量子霍尔效应与一般的量子霍尔行为大不相同,称为异常量子霍尔效应(Anomalous Quantum Hall Effect)。此外,Hirsh、张首晟等提出自旋量子霍尔效应的概念,与之相关的实验正在吸引越来越多的关注。