美國普林斯頓大學研究人員在《自然·材料》雜志報告稱，他們研制出了世界上迄今最純凈的砷化鎵。該砷化鎵樣品的純度達到每100億個原子僅含有一個雜質(zhì)，純度甚至超過了用于驗證一千克標準的世界上最純凈的硅樣品。

　　砷化鎵是一種半導體，主要用于為手機和衛(wèi)星等提供電力。新研究得到的砷化鎵樣品呈正方形，邊長與一塊橡皮擦的寬度相當，可用于深入探究電子的本質(zhì)。

　　為進一步研究該超純樣品，研究人員將其冷凍到比太空溫度更低的溫度，隨后將其包裹起來置于強大的磁場中并施加電壓，讓電子穿越夾在材料晶體層之間的二維平面。當他們降低磁場時，發(fā)現(xiàn)了一系列令人驚訝的效應(yīng)。

　　當電子排列成一種被稱為維格納晶體的晶格結(jié)構(gòu)時，研究人員獲得了意外的發(fā)現(xiàn)。科學家們此前認為，要想讓維格納晶體出現(xiàn)，需要極強的磁場——大約14特斯拉。該研究論文作者之一凱文·維萊加斯·羅薩萊斯說：“最新研究表明，電子可在不到1特斯拉的條件下結(jié)晶，不過，需要超高質(zhì)量的樣品才能看到這一現(xiàn)象?！?/p>

　　此外，研究小組還觀察到，系統(tǒng)電阻中的“振蕩”增加了約80%，分數(shù)量子霍爾效應(yīng)的“激活間隙”變得更大。分數(shù)量子霍爾效應(yīng)是凝聚態(tài)物理和量子計算中的一個關(guān)鍵課題，是凝聚態(tài)物理研究里最重要的成就之一，有望催生很多新奇的應(yīng)用。要解釋這個效應(yīng)，需要用上量子物理領(lǐng)域最微妙的一些概念。分數(shù)量子霍爾效應(yīng)最初由美國普林斯頓大學的崔琦發(fā)現(xiàn)，他因這一發(fā)現(xiàn)獲得了諾貝爾物理學獎。

　　研究人員稱，他們的結(jié)果表明，許多推動當今最先進物理學的現(xiàn)象都可在比以前認為的弱得多的磁場下觀察到。較弱的磁場可使更多實驗室研究隱藏在這種二維系統(tǒng)內(nèi)的神秘物理問題，為進一步探索量子現(xiàn)象鋪平了道路。