普林斯顿大学斯科特·里昂著
普林斯顿的研究人员创造了世界上最纯的砷化镓样品，这是一种用于卫星等专用系统的半导体
这张照片显示了连接在实验装置中的样品，该装置观察二维平面中的电子
样品的纯度揭示了在相对弱的磁场下的奇异效应，这种行为还没有建立理论框架
学分:普林斯顿大学 普林斯顿大学的研究人员已经制造出世界上最纯的砷化镓样品，这种半导体用于手机和卫星等科技设备
该团队将他们的材料烘焙到每100亿个原子中含有一种杂质，其质量水平甚至超过了用于验证1千克标准的世界上最纯的硅样品
制作完成的砷化镓芯片是一个大约铅笔橡皮擦宽度的正方形，这使得研究小组能够深入探究电子的本质
研究人员没有将这种芯片送入太空，而是将他们的超纯样品带到普林斯顿工程四边形的地下室，在那里他们将它连接起来，将其冷冻到比太空更冷的温度，将其包裹在强大的磁场中，并施加电压，使电子穿过夹在材料晶体层之间的二维平面
当他们降低磁场时，他们发现了一系列令人惊讶的效果
发表在《自然·材料》杂志上的研究结果表明，推动当今最先进物理学的许多现象可以在比以前认为的弱得多的磁场下观察到
较低的磁场可以让更多的实验室研究隐藏在这种二维系统中的神秘物理问题
更令人兴奋的是，根据研究人员的说法:这些不太严重的条件呈现了没有建立理论框架的物理学，为进一步探索量子现象铺平了道路
当电子排列成称为维格纳晶体的晶格结构时，一个惊喜出现了
科学家以前认为维格纳晶体需要非常强的磁场，大约14特斯拉
该研究的两位第一作者之一凯文·维勒加斯·罗萨莱斯说:“强大到足以让青蛙漂浮起来。”他最近完成了博士学位
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电气和计算机工程
但是这项研究表明，电子可以在不到一特斯拉的速度下结晶
“我们只是需要超高的质量来看他们，”他说
该团队还观察到，系统电阻的“振荡”增加了约80%，所谓的“感应量子霍尔效应”的“激活间隙”更大，这是凝聚态物理和量子计算的一个关键课题
分数量子霍尔效应最初是由普林斯顿大学电气与计算机工程荣誉退休教授阿瑟·勒格朗·多蒂(Arthur Legrand Doty)发现的，他因这一发现获得了诺贝尔物理学奖
这项研究是电气和计算机工程教授曼苏尔·沙伊根和欧洲经委会高级研究学者洛伦·普费弗正在进行的合作的一部分
沙耶根说:“我们实验室之间的关系非常好。”
直到大约十年前，他和当时在贝尔实验室工作的普费弗一直保持着友好的竞争，寻找更纯净的材料，让他们能够研究更有趣的物理问题
然后普费弗加入了普林斯顿
不再试图互相超越，作为同一个部门的同事，他们可以自由地联合力量
他们很快开发了一种自然的分治方法来解决他们以前试图自己回答的问题
在此后的10多年里，普发的团队建造了世界上最好的材料沉积仪器之一，而沙耶根的团队改进了领先的方法来研究超纯材料揭示的物理
除了合作进行研究外，这两位研究者还为许多在实验室工作的研究生提供建议，包括维勒加斯·罗萨莱斯和论文的另一位第一作者埃德温·钟
钟还获得了博士学位
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今年，他现在是这两个团队的博士后研究员
此后，维勒加斯·罗萨莱斯以工程师的身份加入了量子计算初创公司量子机器公司
论文《超高质量二维电子系统》发表于2021年2月25日《自然·材料》
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