dr inż. Janusz Jacak (IF PWr)

Struktura złożonych fermionów w ułamkowym kwantowym efekcie Halla

Przedstawione zostaną nowo zidentyfikowane topologiczne uwarunkowania realizacji ułamkowego kwantowego efektu Halla w naładowanych układach 2D w silnym polu magnetycznym przy ułamkowych zapełnieniach najniższego poziomu Landaua. Charakterystyczne dla tego efektu korelacje (Laughlina), inne niż fermionowe, są często modelowane przy pomocy tzw. złożonych fermionów, czyli elektronów z doczepionymi kwantami strumienia fikcyjnego pola magnetycznego, co w wyniku efektu typu Aharonova-Bohma prowadzi do wymaganej statystyki cząstek. Jednak ani pochodzenie pomocniczego pola, ani ewentualny sposób doczepiania strumieni do cząstek nie zostały wyjaśnione. Przy zastosowaniu metod topologicznych przedstawione zostanie wyjaśnienie przyczyn umożliwiających posługiwanie się schematem rachunkowym złożonych fermionów. Zostanie pokazane, że wbrew mylnym poglądom, złożone fermiony nie są kwazicząstkami powstałymi w wyniku oddziaływania kulombowskiego, a są modelem bardziej fundamentalnego kolektywnego efektu w układach 2D w silnym polu magnetycznym, co więcej, z pewnymi ograniczeniami. Skomentowane zostaną nowe obserwacje w grafenie wspierające argumenty topologiczne oraz podane będą konsekwencje topologicznego ujęcia dla badanych ostatnio także ułamkowych topologicznych izolatorów Cherna, w których model złożonych fermionów nie może być stosowany z powodu braku pola magnetycznego.