普林斯頓大學的研究人員創造了世界上最純凈的砷化鎵樣品，這種半導體用于為手機和衛星等技術提供動力的設備。

該團隊將他們的材料烘焙到每 100 億個原子中含有一個雜質，達到的質量水平甚至超過了用于驗證一公斤標準的世界上最純的硅樣品。完成的砷化鎵芯片是一個約鉛筆橡皮擦寬度的正方形，使團隊能夠深入探索電子的本質。

研究人員沒有將這個芯片送到太空，而是將他們的超純樣品帶到普林斯頓工程四邊形的地下室，在那里他們將其連接起來，將其冷凍到比太空還低的溫度，將其包裹在強大的磁場中并施加電壓，通過夾在材料結晶層之間的二維平面發送電子。當他們降低磁場時，他們發現了一系列令人驚訝的效應。

結果表明，許多推動當今最先進物理學發展的現象都可以在比以前認為的弱得多的磁場下觀察到。較低的磁場可以讓更多的實驗室研究隱藏在這種二維系統中的神秘物理問題。研究人員表示，更令人興奮的是：這些不太嚴重的條件呈現出沒有既定理論框架的物理學，為進一步探索量子現象鋪平了道路。

當電子排列成稱為維格納晶體的晶格結構時，一個驚喜出現了?？茖W家們以前認為維格納晶體需要極強的磁場，大約 14 特斯拉。“強度足以讓青蛙懸浮，”該研究的兩位第一作者之一凱文·維勒加斯·羅薩萊斯 (Kevin Villegas Rosales) 說，他最近完成了博士學位。在電氣和計算機工程。但這項研究表明，電子可以在不到 1 特斯拉的條件下結晶。“我們只需要超高品質才能看到它們，”他說。

該團隊還觀察到系統電阻中大約 80% 的“振蕩”和所謂的分數量子霍爾效應的更大“激活間隙”，這是凝聚態物理和量子計算的一個關鍵主題。分數量子霍爾效應最初是由普林斯頓大學的 Arthur Legrand Doty 電氣和計算機工程名譽教授 Daniel Tsui 發現的，他因這一發現獲得了諾貝爾物理學獎。

這項研究是主要研究人員、電氣和計算機工程教授 Mansour Shayegan 與歐洲經委會高級研究學者 Loren Pfeiffer 之間持續合作的一部分。

“我們實驗室之間的關系非常好，”Shayegan 說。直到大約十年前，他和當時在貝爾實驗室工作的 Pfeiffer 一直保持著友好的競爭，以尋找更純凈的材料，使他們能夠研究更有趣的物理問題。然后菲佛加入了普林斯頓。

不再爭先恐后，作為同一部門的同事，他們可以自由地合力。他們很快就對之前試圖自己回答的問題形成了一種自然的分而治之的方法。在此后的 10 多年里，Pfeiffer 的團隊建造了世界上最好的材料沉積儀器之一，而 Shayegan 的團隊則改進了研究超純材料揭示的物理學的領先方法。