Открыты новые особенности эффекта Холла

По словам команды исследователей из Пенсильванского университета и Массачусетского технологического института (MIT), физическое явление, известное как эффект Холла, выявило несколько новых особенностей. Обычный эффект Холла возникает только в электрических проводниках или полупроводниках в присутствии магнитного поля. Он характеризуется вновь возникающим напряжением, называемым напряжением Холла, которое может быть измерено перпендикулярно току и прямо пропорционально приложенному току.

Однако недавно открытый невзаимный эффект Холла не требует наличия магнитного поля. Обнаруженный группами под руководством Чжицяна Мао, профессора физики, материаловедения, инженерии и химии Пенсильванского университета, и Лян Фу, профессора физики Массачусетского технологического института, этот эффект определяется соотношением между напряжением Холла и приложенным током, которое может быть описано математически: Напряжение Холла равно всегда пропорционален квадрату тока. Они сделали открытие в микроструктурах, содержащих текстурированные наночастицы платины, нанесенные на кремний.

В отличие от обычного эффекта Холла, который вызывается силой, индуцируемой магнитным полем, невзаимный эффект Холла возникает в результате взаимодействия потоков электронов проводимости — частиц, несущих электрический заряд, — с текстурированными наночастицами платины. Работа основана на понимании того, как электроны могут асимметрично рассеиваться при взаимодействии с несимметричными частицами в материале. Этот процесс приводит к нарушению закона Ома, фундаментального принципа, описанного физиком Георгом Оммом в 1827 году, который гласит, что ток в проводнике пропорционален приложенному напряжению. Согласно этому закону, напряжение Холла должно быть равно нулю в отсутствие магнитного поля. Однако, по словам Мао, невзаимное напряжение Холла, квадратично зависящее от тока в текстурированных наночастицах платины при нулевом магнитном поле, бросает вызов этому принципу.

В этом исследовании асимметричная структура нанесенных наночастиц платины, по-видимому, создает невзаимный эффект Холла даже при комнатной температуре. По словам Мао, эта работа может найти потенциальное применение в таких технологиях, как квантовое выпрямление или преобразование переменного тока в постоянный, а также фотодетекция, которая включает в себя получение электрических сигналов от света.