Forscher entdecken Quanten-Hall-Effekt ohne externes Magnetfeld

Zwar macht derzeit die aktuelle Nature-Ausgabe mit dem vielbeachteten Bericht über die Memristor-Entwicklung in den HP-Labs von sich reden, doch in der Ausgabe vom 24. April ist ein weiteres wissenschaftliches Highlight versteckt: ein Bericht von Forschern der Princeton University über einen neu entdeckten exotischen Quantenzustand kondensierter Materie. Unter der Überschrift "A topological Dirac Insulator in a quantum spin Hall phase" beschreiben die Wissenschaftler einen Quanten-Hall-Effekt in Wismut(Bismut)-Antimon-Kristallen ohne Anlegen eines externen Magnetfeldes.

Die Princeton-Forscher bestrahlten die Kristalle mit energiereichen Röntgenstrahlen und machten hochauflösende Aufnahmen von den herausgeschossenen Photo-Elektronen. An den Mustern ließ sich ein Quanten-Hall-Effekt-Verhalten nachweisen. Die Forscher sind überzeugt, damit eine Lawine losgetreten zu haben, so dass sich nun Forschungsgruppen in aller Welt auf das Thema stürzen werden. Man muss eben nur das richtige Material (Wismut-Antimon) und das richtige Werkzeug (synchrotron photo-electron spectroscopy) haben, so der Projektleiter vom Princeton Center of Complex Materials Zahid Hasan. Außerdem braucht man die richtigen Kollegen, wie den Chemie-Professor Robert Cava, die solch komplexe Kristalle züchten können.

Die Bedeutung der Entdeckung lässt sich derzeit noch gar nicht absehen, eine vieldiskutierte Anwendung wäre unter anderm auch im Bereich des Quanten-Computings.

Mit starken Magnetfeldern und Temperaturen in der Nähe des absoluten Nullpunktes hatte der deutsche Forscher Klaus von Klitzing im Jahre 1980 den Quanten-Hall-Effekt entdeckt, wofür er 1985 mit dem Nobelpreis belohnt wurde. Mit ähnlicher Technik entdeckten kurz darauf Daniel Tsui, Horst Ludwig Störmer und Robert Laughlin den gebrochenzahligen Quanten-Hall-Effekt, auch dafür gab es einen Nobelpreis (im Jahre 1998). Wer weiß, was Zahid Hasan und seinem Team nun "blüht". (as)