裸舞

费米名义（虚线）和 P 之间的带和贝里曲率散播 ΔΩ（k） 的差值phase 和 P方形晶格模子 （A） 和 Kagome 晶格模子 （B） 的相位（彩图）。开始：物理挑剔快报 （2024）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.133.106504

由莱斯大学 Qimiao Si 指导的一项新继续揭示了一类新的量子临界金属，揭示了量子材料中电子的复杂互相作用。该继续于 9 月 6 日发表在《物理挑剔快报》上，探讨了近藤耦合和手性自旋液体在特定晶格结构中的影响。

“从这一发现中赢得的见识可能会导致在量子要害系统的特有特点的启动下开采具有极高智慧度的电子建立，”Harry C. 和 Olga K. Wiess 物理学和天体裁训导兼莱斯极点量子材料定约主任 Si 说。

量子相变

这项继续的中枢是量子相变的见地。正如水在固体、液体和顺态之间变化相同，量子材料中的电子不错跟着环境的变化而在不同相之间迁徙。但与水不同的是，这些电子死守量子力学的规矩，导致行径复杂得多。

量子力学引入了两个要害效应：量子涨落和电子拓扑。即使在热波动隐没的扫数零度处，量子涨落仍然会导致电子组织发生变化，从而导致量子相变。这些跃迁经常会导致极点的物感性质，称为量子临界性。

此外，量子力学赋予电子与拓扑学干系的特有特点，拓扑学是一个数学见地，当利用于电子态时，不错产生不寻常且可能灵验的行径。

该继续是由 Si 的小组与该继续的合著者、维也纳理工大学物理学训导 Silke Paschen 相配继续团队永远协作进行的。他们一皆开采了一个表面模子来探索这些量子效应。

表面模子

继续东谈主员考虑了两种类型的电子：一些迁徙渐渐，就像堵车的汽车，而另一些则在快车谈上快速迁徙。尽管渐渐迁徙的电子看起来是静止的，但它们的自旋不错指向任何地点。

“经常，这些自旋会变成一个有序的阵势，但它们在咱们的模子中所在的晶格不允许如斯整皆，从而导致几何上的挫败感，”Si 说。

相背，自旋变成一种更流体的成列，称为量子自旋液体，它是手性的，并在时分上选拔一个地点。当这种自旋液体与快速迁徙的电子耦合时，它具有拓扑效应。

继续小组发现，这种耦合还会触发向近藤相的转动，在这个阶段，慢速电子的自旋会锁定在快速电子的自旋上。该继续揭示了电子拓扑和量子相变之间复杂的互相作用。

经常的电力输送

当电子通过这些跃迁时，它们的行径会发生高大变化，尤其是它们导电的神气。

Paschen 说，最病笃的发现之一是霍尔效应，它态状了电流在外部磁场的影响下怎么盘曲。

“霍尔效应包含一个由电子拓扑启用的组件，”她说。“咱们标明，这种效应会短暂当先量子临界点。”

对将来时间的影响

这一发现促进了咱们对量子材料的领会，并为将来时间开辟了新的可能性。Si 说，继续小组发现的一个病笃部分是霍尔效轻视量子相变作念出了高大反应。

“多亏了拓扑结构，这种反应发生在轻细的磁场中，”他说。

这些不寻常的特点可能会导致新式电子建立的开采，举例具有极高智慧度的传感器，这可能会透澈改革医疗会诊或环境监测等边界。

该继续的合著者包括中国安徽大学的丁文欣（Wenxin Ding），他是莱斯大学斯训导小组的前博士后继续员，以及莱斯大学学友、加州州立大学的 Sarah Grefe '17。

更多信息：Wenxin Ding et al， Anomalous Hall Effect and Quantum Criticality in Geometrically Frustrated Heavy Fermion Metals， Physical Review Letters （2024）.DOI：10.1103/PhysRevLett.133.106504。在 arXiv 上： DOI： 10.48550/arxiv.1507.07328

期刊信息： Physical Review Letters 裸舞， arXiv