Tsui, Daniel Chee

Tsui, Daniel Chee

Fisico cinese naturalizzato statunitense, nato nella provincia di Henan, in Cina, il 28 febbraio 1939. Nel 1958 si è trasferito negli Stati Uniti, dove ha frequentato l'università di Chicago, conseguendo il Ph.D. in fisica (1967). Dopo aver ricoperto il ruolo di research associate presso la stessa università, si è trasferito (1968) a Murray Hill (New Jersey) presso i Bell Laboratories. Nel 1982 è stato nominato professore Arthur LeGrand Doty alla Princeton University, dove insegna ingegneria elettrica.

T. è membro di varie associazioni scientifiche quali la National Academy of Sciences e l'American Physical Society e ha ricevuto numerosi riconoscimenti, tra cui l'Oliver E. Buckley Prize (1984) e la medaglia del Franklin Institute (1998). Nel 1998 gli è stato assegnato, congiuntamente a R.B. Laughlin e a H.L. Störmer, il premio Nobel per la fisica, per la scoperta di una nuova forma di fluido quantistico costituito da cariche che sono frazioni di quella elettronica.

La scoperta che valse ai tre fisici il premio Nobel si ricollega alla linea di ricerca aperta da K. von Klitzing (v. App. V) nel 1980: il fisico tedesco, studiando l'effetto Hall classico in condizioni sperimentali particolari, di basse temperature e di valori elevati del campo magnetico applicato, rilevò che la cosiddetta resistenza di Hall R_Hdi sistemi elettronici bidimensionali è quantizzata, cioè può assumere solo ben determinati valori discreti, che risultano essere pari alla costante h/e², con h costante di Planck ed e carica dell'elettrone, divisa per numeri interi. T. e Störmer, entrambi ricercatori presso i Bell Laboratories, ripeterono le esperienze di effetto Hall quantistico di von Klitzing utilizzando campioni di arseniuro di gallio, a temperature di circa un decimo di K e valori dell'induzione magnetica B particolarmente elevati, di oltre 20 tesla. Grazie alla purezza dei campioni utilizzati, essenzialmente costituiti da un sandwich di due strati di arseniuro di gallio e arseniuro di gallio drogato con alluminio, all'interfaccia gli elettroni possono muoversi in modo quasi balistico, cioè senza interazioni con atomi di impurità. Essi scoprirono ulteriori variazioni di R_H(B) che equivalgono a multipli frazionari dei valori rilevati da von Klitzing. Di tale effetto, detto effetto Hall quantistico frazionario, Laughlin ha fornito successivamente una spiegazione teorica ipotizzando l'esistenza di un nuovo tipo di fluido quantistico, con una funzione d'onda per definire lo stato energetico associata a un'individualità composta da un insieme di elettroni. Secondo tale modello, nel fluido quantistico si possono sviluppare portatori di carica frazionaria, definibili come quasi-particelle. Laughlin ha inoltre ipotizzato che il campo magnetico introduca nella distribuzione piana degli elettroni dei vuoti, detti vortici, che si comportano in modo simile a un vortice nell'acqua nel cui centro si ha assenza di fluido, ovvero, in analogia, di carica per il fluido quantistico elettronico.

T. ha sviluppato ulteriormente le ricerche sull'effetto Hall frazionario, interessandosi, in particolare, della definizione di nuove microstrutture di semiconduttori e delle proprietà fisiche fondamentali richieste per la produzione di fotorivelatori a effetto quantistico.