Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ bảy, 12/09/2009 20:34 (GMT+7)

Hiệu ứng Hall spin lượng tử trong HgTe

Bất kỳ ai học qua các giáo trình cơ sở vật lý đều rất quen thuộc với hiệu ứng Hall cổ điển, mà ở đó các điện tử chuyển động trong các tấm mỏng bị dịch chuyển về 2 rìa của mẫu khi có mặt của từ trường do tác dụng của lực Lorentz. Điều này tạo ra sự mất cân bằng về điện tích, dẫn đến việc sinh ra một hiệu điện thế ngang qua mẫu vật. Năm 1999, các nhà vật lý đã lần đầu tiên chỉ ra các bằng chứng về "Hiệu ứng Hall spin" mà trong đó các điện tử mang spin up và spin down bị lệch về 2 phía đối diện của một tấm bán dẫn và kết quả là tạo ra sự phân tách spin, và tạo ra một dòng spin vuông góc với chiều của dòng điện.

Hình 1.Mô hình hiệu ứng Hall spin lượng tử Hiệu ứng Hall spin lượng tử (QHSE) là một hiện tượng tương ứng (giống như hiệu ứng Hall lượng tử quan hệ tương ứng với hiệu ứng Hall cổ điển) mà được giả thiết xảy ra không phải ở các vật dẫn, nhưng trong một số các mẫu điện môi rất mỏng. Nó bao gồm các điện tử spin up dẫn điện dọc theo một rìa của điện môi cùng với các điện tử spin down dọc theo một rìa khác. Mặc dù trên toàn khối là điện môi, nhưng tính dẫn điện có thể đạt được ở các rìa do sự tương tác giữa spin với mômen động lượng quỹ đạo của điện tử (tương tác spin - quỹ đạo) làm giảm độ rộng vùng cấm (khe năng lượng giữa vùng dẫn và vùng hóa trị) cho đến 0 đối với các điện tử phân cực spin.

Hình 1.Mô hình hiệu ứng Hall spin lượng tử
Hình 2. Kết quả đo độ dẫn, khe năng lượng phụ thuộc vào từ trường (Science Express)Năm trước, Shou-Cheng Zhang và các cộng sự ở Đại học Stanford (Mỹ) đã giả thiết rằng ở các tấm rất mỏng thủy ngân telua (HgTe) có thể có cấu trúc vùng năng lượng thích hợp cho hiện tượng này.Và Zhang đã gia nhập nhóm của Laurens Molenkamp cùng các cộng sự ở Đại học Wuerzburg (Đức) để cố gắng tìm ra những bằng chứng thực nghiệm đầu tiên về hiệu ứng này trong các giếng lượng tử HgTe - các màng mỏng HgTe với độ dày chỉ vài nanomet cho phép cầm tù các điện tử trong một cấu trúc 2 chiều (điện tử bị hạn chế 1 chiều và di chuyển tự do theo 2 chiều).

Các điện cực đã được nối vào giếng cho phép đo độ dẫn của chúng khi được làm lạnh xuống nhiệt độ khoảng 30 mK. Độ dẫn khác 0 như đã giả thiết bởi Zhang đã được quan sát thấy trong tất cả các giếng lượng tử có chiều dày từ 6,3 đến 12 nm. Vì độ dẫn không tăng theo chiều dày của giếng nên các nhà nghiên cứu đã kết luận rằng sự dẫn điện xảy ra dọc theo rìa của các giếng hơn là xảy ra trong lòng của vật liệu. Tuy nhiên với các giếng mỏng hơn 6,3 nm lại xảy ra tính chất giống như điện môi - phù hợp với lý thuyết của Zhang, dự đoán rằng các giếng rất mỏng sẽ không thể có được cấu trúc vùng thích hợp để xảy ra QSHE. Khi nhóm đặt từ trường vào các giếng dày hơn, sự dẫn ở rìa bị biến mất - hoàn toàn phù hợp với những gì đã được tiên đoán trong lý thuyết.

Mặc dù họ thành công trong việc quan sát thấy sự dẫn ở rìa, nhưng nhóm vẫn không đủ bằng chứng để khẳng định rằng điện tử dẫn có phải là phân cực spin hay không. "Tất nhiên sẽ có thêm nhiều công trình cần phải làm" - Charles Kane ở Đại học Pennsylvania (Mỹ), người đã tiên đoán rằng QSHE có thể xảy ra trong các màng siêu mỏng carbon (gọi là graphene) - "Nhưng tôi không nghĩ rằng nó có thể làm giảm đi tầm quan trọng của công trình này".Molenkamp phát biểu trên Physics World rằng nhóm đang khai thác khả năng làm thế nào các đầu đo từ trường SQUID có thể được tích hợp trong các giếng lượng tử để đo sự phân cực spin ở các rìa. Và bởi vì các điện tử spin phân cực được hy vọng có thể tạo ra sự mất tính dẫn điện, nên các chất điện môi có khả năng dẫn điện ở rìa có thể được sử dụng trong các linh kiện spintronic công suất thấp.

Hình 2. Kết quả đo độ dẫn, khe năng lượng phụ thuộc vào từ trường (Science Express)

Xem Thêm

Phát triển nhân lực trẻ cho các lĩnh vực công nghệ chiến lược
Bộ Khoa học và Công nghệ được giao nghiên cứu, đề xuất cơ chế, chính sách phát triển nhân lực trẻ chất lượng cao trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo, hàng không vũ trụ và năng lượng nguyên tử, với thời hạn hoàn thành trong quý IV/2026.
Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

Cải cách hành chính và chuyển đổi số ở cơ sở cần thực chất hơn
Năm 2026, khi mô hình chính quyền địa phương hai cấp đi vào vận hành, cải cách hành chính và chuyển đổi số đặt ra yêu cầu cao với chính quyền cơ sở. Qua khảo sát tại phường Tuy Hòa, Cư Bao, xã Sơn Hòa, Sông Hinh, Ea Na và Yang Mao, Hội đồng tư vấn Dân chủ – Pháp luật thuộc Ủy ban MTTQ Việt Nam tỉnh Đắk Lắk ghi nhận nỗ lực của địa phương và những vấn đề cần tháo gỡ để nâng cao chất lượng phục vụ.
Tôn vinh tinh hoa đạo học, tiếp nối mạch nguồn hiền tài dân tộc
Từ ngày 5 - 15/11, thành phố Hà Nội tổ chức chuỗi hoạt động kỷ niệm 950 năm thành lập Quốc Tử Giám (1076–2026), với nhiều chương trình văn hóa, nghệ thuật, triển lãm, trải nghiệm di sản và hội thảo khoa học. Đây là dịp tôn vinh những giá trị bền vững của nền Quốc học Việt Nam, khơi dậy truyền thống hiếu học, tôn sư trọng đạo và tinh thần trọng dụng hiền tài.
Đắk Lắk: Phản biện hồ sơ Dự án nhà máy điện gió, điện mặt trời
Sáng 29/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh đã tổ chức Hội đồng góp ý, phản biện xã hội và phản biện khoa học đối với hồ sơ đề nghị chấp thuận chủ trương đầu tư Dự án Nhà máy điện gió E&M Đắk Lắk tại xã Ea Knốp và xã Cư Prao; Dự án Nhà máy điện mặt trời Jang Pông 2 tại xã Ea Wer.
Góp ý Luật luật An toàn, vệ sinh lao động: Lấy bảo vệ con người và quản trị rủi ro làm trung tâm
Ngày 30/10/2026, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp Hội Khoa học Kỹ thuật An toàn Vệ sinh Lao động Việt Nam (VOSHA) tổ chức Hội thảo "Góp ý dự thảo Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật An toàn, vệ sinh lao động". Hội thảo do PGS.TS Phạm Ngọc Linh, Phó Chủ tịch VUSTA và GS.TS Lê Vân Trình, Chủ tịch VOSHA đồng chủ trì.
VUSTA công bố các quyết định điều động, bổ nhiệm cán bộ chủ chốt
Ngày 30/10/2026, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã trang trọng tổ chức Hội nghị công bố các quyết định quan trọng về công tác cán bộ. Lãnh đạo VUSTA đã trao quyết định nghỉ hưu hưởng chế độ cho 02 cán bộ, chuyên viên, đồng thời trao các quyết định điều động, bổ nhiệm cán bộ chủ chốt nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển trong giai đoạn mới.
Liên hiệp Hội Việt Nam hưởng ứng tháng “Vì người nghèo”
Sáng 27/10, tại Hội trường xã Quốc Oai, Khối thi đua các tổ chức thuộc lĩnh vực Khoa học - Kinh tế - Pháp luật - Giáo dục - Đối ngoại thuộc Ủy ban Trung ương Mặt trận Tổ quốc Việt Nam phối hợp với Ủy ban MTTQ Việt Nam thành phố Hà Nội, Hội Luật gia thành phố Hà Nội và xã Quốc Oai tổ chức Hội nghị “Nghe dân nói, nói dân nghe” và thực hiện Tháng cao điểm vì người nghèo 2026.
Thủ tướng mong muốn đối tác quốc tế không chỉ đầu tư, sản xuất tại Việt Nam mà cùng kiến tạo chuỗi giá trị mới
Phát biểu tại Diễn đàn Kinh tế mùa Thu 2026, Thủ tướng Lê Minh Hưng khẳng định Việt Nam mong muốn các đối tác quốc tế không chỉ đầu tư, sản xuất tại Việt Nam mà cùng nghiên cứu, phát triển công nghệ, đổi mới sáng tạo và kiến tạo những chuỗi giá trị mới.
Tạo động lực tăng trưởng xanh từ khoa học, công nghệ
Chính phủ Việt Nam nhiều lần khẳng định quan điểm "không đánh đổi môi trường lấy tăng trưởng kinh tế". Trong bối cảnh đó, việc giải quyết hài hòa mối quan hệ giữa yêu cầu tăng trưởng nhanh và bảo vệ môi trường, ứng phó với biến đổi khí hậu thông qua các giải pháp khoa học, công nghệ đang trở thành yêu cầu cấp thiết hiện nay.
Hội nghị Đoàn Chủ tịch Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam lần thứ nhất (khóa IX)
Chiều 28/10, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam tổ chức Hội nghị Đoàn Chủ tịch lần thứ nhất (khóa IX), nhiệm kỳ 2026 - 2031. Hội nghị tập trung thảo luận, đóng góp ý kiến vào các dự thảo văn bản nền tảng quan trọng, đánh giá kết quả hoạt động từ sau Đại hội IX, đồng thời đề ra nhiệm vụ trọng tâm đến cuối năm 2026.
Hội nghị BCH Đảng bộ Liên hiệp Hội Việt Nam tháng 10/2026: Tập trung lãnh đạo, chỉ đạo triển khai các nhiệm vụ trọng tâm
Sáng 28/10, tại Hà Nội, Đảng ủy Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) tổ chức Hội nghị Ban Chấp hành Đảng bộ nhằm đánh giá kết quả công tác tháng 10, xác định nhiệm vụ trọng tâm tháng 11/2026 và triển khai một số nội dung quan trọng liên quan đến công tác xây dựng Đảng.