i-5f4d7bd8b928549b572014c134c9f3cc-llqhe-thumb-320x175.gif

(Bildquelle: Warwick)

Der Quanten-Hall-Effekt ist so genau, dass darüber der elektrische Widerstand definiert wird!

Fraktionaler Quanten-Hall-Effekt

1982 entdeckten Daniel Tsui und Horst Störmer einen gebrochenen Quanten-Hall-Effekt: Bei noch tieferen Temperaturen und in sehr reinen Materialien lagen Stufen nicht mehr bei ganzzahligen Teilen, sondern es kamen Stufen bei rationalen Teilern p/q vor, z.B. 1/3, 2/5.

Die Erklärung durch eine Theorie von Quasiteilchen mit gebrochenen Ladungen stammte von Robert Laughlin. Die drei Forscher erhielten 1988 den Nobelpreis.

In Laughlins Erklärung formt das Elektronengas bei tiefen Temperaturen und hohen Magnetfelder einen neuen Materiezustand: Eine Quantenflüssigkeit.
Das kommt z.B. auch beim Supraleiter vor, dort formen zwei Fermionen einen Zustand, der einem Boson ähnlich ist. Das bedeutet, dass plötzlich alle dieser Teilchen im Grundzustand hocken können, man sagt sie kondensieren in den Grundzustand.
Im Fall des Quanten-Hall-Effekts verbinden sich Elektronen mit Quanten des magnetischen Feldes, um wiederum Quasi-Bosonen zu bilden die in einen Grundzustand kondensieren können. Anregungen dieses speziellen Grundzustandes sind Quasiteilchen mit gebrochenzahliger Ladung und erklären die speziellen Stufen im gebrochenen Quanten-Hall-Effekt.

1 / 2

Kommentare (2)

  1. #1 rolak
    10/18/2009

    /Oberfläche des MOSFETs/ Source-Drain-Kanal? Wenn die Formulierung mal für die Gegend erlaubt ist statt für die geschaltete Funktion — der sieht aber aus 2 Gründen die Sonne nicht 😉

    Für 3 Leute damals im LK Physik war auch der klassische Hall-Effekt ziemlich spannend: Wir durften den in der altertümlichen Physiksammlung nicht vorhandenen Instrumentenverstärker aus mitt70er-Bastelvorrat zusammenlöten, Teststrecke war ein Quadrätchen ordinäre Pertinaxplatine. Funktionierte, aber wehe jmd im Saal hätte zu intensiv gehustet…

  2. #2 Stan
    10/18/2009

    Also das mit der Dreifingerregel kenne ich anders:
    Daumen – Bewegungsrichtung der Ladungsträger
    Zeigefinger – Richtung des Magnetfeldes und
    Mittelfinger – Richtung der Lorenzkraft

    für pos. Ladungsträger rechte Hand, für negative die linke Hand verwenden ^^