Efeito Hall quântico

Mecânica quântica

${\displaystyle {\Delta x}\,{\Delta p}\geq {\frac {\hbar }{2}}}$

Princípio da Incerteza

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O efeito Hall quântico, também chamado de efeito Hall quântico inteiro, é uma versão do efeito Hall em mecânica quântica, observado em sistemas bidimensionais de elétrons^{[nota 1] [1][2]} submetidos a baixas temperaturas e fortes campos magnéticos, em que a condutividade Hall ${\displaystyle \sigma }$ sofre certas transições quânticas para assumir valores quantizados:

${\displaystyle \sigma ={\frac {I_{\text{canal}}}{V_{\text{Hall}}}}=\nu \;{\frac {e^{2}}{h}}.}$

Nessa expressão ${\displaystyle I_{\text{canal}}}$ é o canal, ${\displaystyle V_{\text{Hall}}}$ é a tensão de Hall, ${\displaystyle e}$ é a carga do elétron e ${\displaystyle h}$ é a constante de Planck.^[3]

Aplicações

A quantização da condutância Hall (${\displaystyle G_{xy}=1/R_{xy}}$) tem a importante propriedade de ser extremamente precisa.^[4] As medições reais da condutância Hall foram consideradas múltiplos inteiros ou fracionários de e²h para quase uma parte em um bilhão. Permitiu a definição de um novo padrão prático para resistência elétrica, baseado na a resistência quântica dado pela constante de von Klitzing R_K.^[5] O nome é uma homenagem a Klaus von Klitzing, o descobridor da quantização exata. O efeito Hall quântico também fornece uma determinação independente extremamente precisa da constante de estrutura fina, uma quantidade de fundamental importância na eletrodinâmica quântica.

Em 1990, um valor convencional fixo^[6] R_K-90 = 25812.807 Ω foi definido para uso em calibrações de resistência em todo o mundo.^[7]Em 16 de novembro de 2018, a 26ª reunião da Conferência Geral de Pesos e Medidas decidiu fixar valores exatos de h (a constante de Planck) e e (a carga elementar), substituindo o valor de 1990 por um valor permanente exato R_K = h/e² = 25812.80745... Ω.^[8]

Notas

Referências

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