这种理论与材料设计的突破引起了国际上的广泛兴趣。最近,中科院物理所和清华大学等机构的科研人员组成团队合作攻关,克服薄膜生长、磁性掺杂、门电压控制、低温输运测量等多道难关,一步一步实现了对拓扑绝缘体的电子结构、长程铁磁序以及能带拓扑结构的精密调控,利用分子束外延方法,生长出了高质量的Cr掺杂(Bi,Sb)2Te3拓扑绝缘体磁性薄膜,并在极低温输运测量装置上成功观测到了量子反常霍尔效应。

美国《科学》杂志审稿人对此研究给出高度评价,称其为“凝聚态物理界一项里程碑式的工作”。

“不同的团队、不同特长的人在一起工作、共同交流,最终促成了这项成果的达成。”何珂告诉记者。

何珂表示,人们未来有可能利用量子反常霍尔效应无耗散的边缘态发展新一代的低能耗晶体管和电子学器件,从而解决电脑发热问题和摩尔定律的瓶颈问题。然而,研究人员同时表示,这只是一个愿景,目前的研究距离真正的应用还很遥远。

项目组成员、清华大学教授王亚愚告诉记者,要满足量子化的反常霍尔效应,需要材料满足特别苛刻的要求。“到目前为止,我们对最终实现量子反常霍尔效应的众多因素还不是理解得很透彻,需要进一步深入研究。”王亚愚表示,“现在谈应用还为时尚早。”

温度也是实现量子反常霍尔效应的众多苛刻条件中的一个。“目前,这个效应需要在一个抑制了热扰动的纯净实验环境中才能观察到。”项目组成员、中科院物理所研究员吕力告诉记者,该实验成功时温度接近绝对零度。