ჩვეულებრივი ჰოლის ეფექტის დროს ჩნდება პოტენციალთა სხვაობა მართობულ მაგნიტურ ველში მოთავსებული დენიანი გამტარის სიბრტყის პერპენდიკულარული მიმართულებით. ასევე აღმოაჩინეს, რომ ფერომაგნეტებში ჰოლის ეფექტი მიიღწევა გარე მაგნიტური ველის გარეშეც, რის გამოც ახალ ეფექტს ანომალური ჰოლის ეფექტი უწოდეს. კვანტური ანომალური ჰოლის ეფექტი (QAHE) არის ანომალური ჰოლის ეფექტის კვანტური ვერსია რომელიც ვლინდება ე. წ. ტოპოლოგიური იზოლატორებში, მასალებში რომელთა შიდა ნაწილი დენს არ ატარებს, მაგრამ გააჩნიათ ტოპოლოგიურად დაცული, ზედაპირული გამტარებლობა.

ტოპოლოგიური იზოლატორების ფირების ზედაპირი შეგვიძლია წარმოვიდგინოთ როგორც 2-ზოლიანი გზატკეცილი, სადაც ელექტრონები მოძრაობენ ორივე მიმართულებით, სხვადასხვა სპინის ორიენტაციით. თუმცა, თუ ტოპოლოგიური იზოლატორის ფირებზე დავაფენთ ფერომაგნიტურ იონებს, სიმეტრია ირღვევა და, მაგნიტიზაციის მიმართულებიდან გამომდინარე, ელექტრონები მოძრაობენ მხოლოდ საათის ისრის, ან საათის ისრის საწინააღმდეგო მიმართულებით. სწორედ ასეთ ქცევას, როცა ტოპოლოგიური იზოლატორის ზედაპირზე ერთი მიმართულებით წინაღობის გარეშე მოძრაობენ ერთნაირი სპინის მქონე ელექტრონები, ეწოდება QAHE. ეფექტი ჰგავს ზეგამტარობას, თუმცა ძალიან განსხვავდება მისგან, რადგან ზეგამტარობა სრულიად სხვა სახის ნივთიერებებში ვლინდება და მუშაობის სხვა მექანიზმი აქვს.

2024 წლის 9 მაისის ჟურნალ Science-ში გამოქვეყნებულ სტატიაში მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის (MIT) და იაპონიის მასალების მეცნიერების ეროვნული ინსტიტუტის მკვლევარები აცხადებენ, რომ მათ მიიღეს QAHE მარტივ 2-განზომილებიან ნივთიერებაში და ნულოვანი მაგნიტური ველის შემთხვევაში გამოავლინეს 5-ზოლიანი ‘სუპერ-მაგისტრალი’ მასალის ზედაპირზე, სადაც ელექტრონებს შეუძლიათ წინაღობის გარეშე მოძრაობა.

კვლევისთვის გამოყენებული იქნა რომბის ფორმის 5-ფენიანი გრაფენი (rhombohedral pentalayer graphene) რომელიც წარმოადგენს ტოპოლოგიურ იზოლატორს. ეს მასალა სტატიის ავტორების ნაწილმა 2 წლის წინ შექმნეს და აჩვენეს, რომ საკმაოდ ძლიერ მაგნიტურ ველში (დედამიწის მაგნიტურ ველზე 10⁵-ჯერ მეტი) მათ ზედაპირზე ჩნდებოდა ‘სუპერ-მაგისტრალი’ (superhighway) ელექტრონებისთვის. ამჯერად მკვლევარებმა მასალი მცირე ცვლილებით შეძლეს უკეთესი შედეგის მიღება გარე მაგნიტური ველის გარეშე, თუმცა ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე (დაახლოებით 2 კელვინი). მათ 5 ფენა გრაფენს დააფინეს ვოლფრამის დისულფიდის ფენა, რამაც ზედაპირული ელექტრონული არხების რაოდენობა 5-მდე გაზარდა.

რადგან ნულოვანი წინაღობის მიღწევა ელექტრონულ არხებში ძალიან მცირე ტემპერატურაზე შეძლე, მკვლევარების შემდეგი მიზანია იგივე ფენომენის მიღება უფრო მაღალ ტემპერატურაზე, რაც მნიშვნელოვანი მიღწევა იქნება დაბალი სიმძლავრის ელექტრონული ხელსაწყოების შექმნის საქმეში.

წყარო:
https://phys.org/...trons.html
https://www.scien...ce.adk9749
https://phys.org/...erial.html
https://ggg.stanf...insulators