马克斯·普朗克学会 三角形钒网(紫色球)示意图，带有磁矩(图中箭头)和狄拉克准粒子的异常霍尔效应(红色球是电子，蓝色球是空穴)(狄拉克空竹显示在左侧)
学分:微观结构物理MPI 凝聚态物理和材料科学的领域紧密相连，因为新物理经常在具有特殊原子排列的材料中发现
晶体在空间中有原子的重复单元，可以有特殊的图案，从而产生奇异的物理性质
特别令人兴奋的是拥有多种奇异性质的材料，因为它们给科学家提供了研究这些性质如何相互作用和影响的机会
这种结合会产生意想不到的现象，并推动多年的基础和技术研究
在本周发表在《科学进展》杂志上的一项新研究中，一个由来自美国、哥伦比亚、捷克共和国、英国的科学家组成的国际团队
马扎尔
德国马克斯·普朗克微观结构物理研究所的阿里表明，一种新材料KV3Sb5具有前所未有的综合性能，导致了迄今为止观察到的最大的异常霍尔效应之一；2开尔文时每厘米15，500西门子
在合著者教授的实验室中发现
约翰霍普金斯大学的Tyrel McQueen将四种性质结合到一种材料中:狄拉克物理、金属受抑磁性、二维剥离性(如石墨烯)和化学稳定性
狄拉克物理学，在这种情况下，与KV3Sb5中的电子不仅仅是普通的普通电子有关；它们以极低的有效质量快速运动
这意味着他们表现得“像光一样”；它们的速度正变得与光速相当，它们的表现就好像只有它们应该有的一小部分质量
这导致这种材料具有很高的金属性，大约15年前首次在石墨烯中出现
当一种材料中的磁矩(想象一下小条形磁铁，当你把它们放在一起时，它们试图相互转动并从北向南排列)以特殊的几何形状排列时，就产生了“受抑磁”
这种情况会使条形磁铁很难排成一行，以至于它们都相互抵消并保持稳定
具有这种特性的材料很少，尤其是金属材料
大多数受抑磁材料是电绝缘体，这意味着它们的电子是不可移动的
“几十年来，金属受抑磁体一直备受追捧
据预测，它们拥有非常规超导性、Majorana费米子、对量子计算有用等等
见MUHAMMAD ALI
在结构上，KV3Sb5具有二维层状结构，三角形的钒和锑层松散地堆积在钾层之上
这使得作者可以简单地使用胶带剥离几层(一个
k
a
薄片)
“这非常重要，因为它允许我们使用电子束光刻技术(像用来制造计算机芯片的光刻技术，但是使用电子而不是光子)来用薄片制造微小的装置，并测量人们不容易大量测量的特性
马克斯·普朗克微观结构物理研究所的首席作者朔-杨颖评论说
“我们很兴奋地发现，这些薄片在制造过程中相当稳定，这使得研究和探索许多特性变得相对容易。”
有了这些属性的组合，研究小组首先选择在材料中寻找异常的霍尔效应(AHE)
这种现象是指在施加电场(但没有磁场)的材料中，电子可以通过各种机制偏转90度
“理论上讲，具有三角形自旋排列的金属可能具有显著的外部效应，所以这是一个很好的起点，”杨指出
利用角分辨光电子能谱、微器件制作和低温电子特性测量系统，王硕英和合著者姚佳(马普微结构物理研究所)观测到了迄今为止规模最大的一个
AHE可以分为两大类:内在的和外在的
阿里解释说:“内在机制就像一个足球运动员通过弯曲球或电子绕过一些防守队员(而不与他们碰撞)传给队友一样。”
“外在的就像球从防守者或磁散射中心反弹回来，并在碰撞后向侧面飞去
许多外部支配的材料在磁场中具有随机排列的防御体，或者在整个晶体中随机稀释的磁散射中心
KV3Sb5的特殊之处在于它有三组排列成三角形网络的磁散射中心
在这种情况下，球从一群防守队员中散开，而不是单个防守队员，并且比只有一个防守队员挡路的情况更有可能偏向一边
" 这基本上是理论化的自旋-团簇斜散射AHE机制，作者在本材料中对此进行了论证
“然而，来球击中球簇的情况似乎很重要；阿里补充道:“你或者我踢球和克里斯蒂亚诺·罗纳尔多踢球不一样。”
“当罗纳尔多踢它的时候，它移动得更快，以更快的速度从集群中反弹回来，比任何普通人踢它的时候都要快
简单地说，这就是这种材料中的狄拉克准粒子与正常电子(普通人)之间的区别，也与我们为什么会看到这么大的AHE有关，”阿里笑着解释道
这些结果也可能有助于科学家识别具有这种成分组合的其他材料
“重要的是，控制这个AHE的相同物理也可以驱动一个非常大的自旋霍尔效应(SHE)——这里不是产生一个正交的电荷电流，而是产生一个正交的自旋电流，”王说
“这对于基于电子自旋而非电荷的下一代计算技术非常重要”
“对我们来说，这是一种新的游乐场材料:金属狄拉克物理、受抑磁性、可剥离性和化学稳定性于一身
阿里兴奋地说:“我们有很多机会去探索有趣、奇怪的现象，比如非常规超导等等。”
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