Efecto Hall e efecto cuántico Hall

1998/12/01 Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika
• Biografiak
• Historia

Si una fina lámina metálica colócase no interior dun campo magnético formando a superficie da lámina un ángulo recto respecto da dirección do campo, e faise pasar una corrente eléctrica na dirección do eixo longitudinal do ferro, un campo eléctrico que forma un ángulo de 90º respecto ao campo magnético e á corrente eléctrica, é dicir, una diferenza de potencial.

O campo eléctrico é proporcional á densidade de corrente e á indución magnética. Este fenómeno coñécese como efecto Hall, Edwin H. Foi descuberto por Hall en 1879. Este fenómeno débese á aparición dunha forza que desvía lateralmente os electróns ao mover as partículas con carga eléctrica (neste caso os electróns) dentro do campo magnético.

O efecto Hall pode utilizarse paira medir a densidade dos portadores de carga (electróns negativos ou ocos positivos) e na actualidade utilízanse medidores baseados no efecto Hall en laboratorios de todo o mundo.

Utilizando baixas temperaturas (-272 ºC) e grandes campos magnéticos (da orde de 30 teslas) estudouse o efecto Hall en materiais semiconductores (é dicir, con capas moi finas de material), onde se observou que a natureza do efecto Hall cambia. En 1980 Klaus von Klitzing descubriu que a conductancia Hall non depende das características do material, senón que está cuantizada, é dicir, a capacidade dos electróns está cuantizada paira transportar a carga eléctrica e varía non linealmente en función da temperatura, senón a saltos.

Ademais, a magnitude destes saltos non depende das características do material, senón que os valores da conductancia Hall obtéñense multiplicando por un número enteiro a combinación de certas constantes físicas básicas (carga do electrón e constante de Planck). Este descubrimento chámase efecto cuántico Hall (temperatura á que a resistencia óhmica desaparece e o material convértese en superconductor). Este efecto pódese entender utilizando as leis da física cuántica.