研究描绘了大厅效应如何在3D材料中起作用的新图片亚博网站下载

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2021年5月31日

这种新的3D效应可能是拓扑量子现象的基础，据认为这特别是强大的，因此有希望的候选人对极强大的量子技术。这些结果刚刚发表在《科学杂志》上自然通讯。

Tobias Meng博士和Johannes Gooth博士是Würzburg-Dresdner卓越群的早期职业研究人员CT.QMAT。亚博网站下载拓扑金属锆五角肽（Zrte）₅）仅在二维平面上移动，尽管该材料是三维的。因此，Meng和Gooth在材料Zrte上开始了自己的研究和实验₅。Technische大学德累斯顿（TUD）的Meng开发了理论模型，即Max Planck固体化学物理学研究所的Gooth设计了实验。用不同技术的七个测量始终导致相同的结论。

电子等待轮到他们

Meng和Gooth的研究描绘了大厅效应如何在三维材料中起作用的新图片。亚博网站下载科学家认为，电子沿着三维路径穿过金属，但它们的电动运输仍然可以显示为二维。在拓扑金属锆五特那尿素中，这是可能的，因为电子的一部分仍在等待被外部磁场激活。

“电子在我们所有的测量中都保持一致的方式，并且类似于从二维量子厅效应中所知的。但是我们的电子在螺旋中向上移动，而不是局限于平面中的圆形运动。这是量子厅效应和拟议场景的令人兴奋的差异₅”，评论孟关于其新科学模型的起源。“这仅是因为并非所有电子始终移动。有些电子仍然保持静止，好像它们在排队。只有在应用外部磁场时，它们才会变得活跃。”

实验证实了模型

对于他们的实验，科学家将拓扑量子材料冷却至-271摄氏度，并应用了外部磁场。然后，他们通过在样品中发送电流，通过分析材料的磁性和应用超声来研究其热力学来进行电气和热电测量。他们甚至使用X射线，拉曼和电子光谱来研究材料的内部工作。“但是我们的七个测量值都没有暗示电子仅在二维上移动”，TUD的Emmy Noether量子设计集团负责人Meng解释说，本项目的领先理论家。“实际上，我们的模型非常简单，并且仍然完美地解释了所有实验数据。”

3D拓扑量子材料的前景亚博网站下载

1980年发现了诺贝尔奖获奖的量子大厅效应，并描述了金属中电流的逐步传导。它是拓扑物理学的基石，拓扑物理学是自2005年以来经历了激增的领域，因为它承诺了21世纪的功能材料。亚博网站下载然而，迄今为止，仅在二维金属中观察到量子厅效应。本出版物的科学结果增强了对三维材料在磁场中的行为方式的理解。亚博网站下载集群成员孟和鹅打算进一步说明这个新的研究方向：“我们绝对想更详细地调查3D金属中电子的排队行为”，孟说。