外爾半金屬中發(fā)現(xiàn)手性零聲效應！中國香港科技大學兩名研究人員發(fā)現(xiàn)，手性零聲(CZS)效應可以在外爾（Weyl）半金屬中產(chǎn)生。在發(fā)表于《物理評論快報》的研究論文中，宋志達(Zhida Song)和戴西(Xi Dai)描述了他們用微元半金屬進行的實驗，以及發(fā)現(xiàn)。

外爾半金屬是被發(fā)現(xiàn)不久，盡管赫爾曼·外爾早在1929年就預言過它們的存在。外爾半金屬是拓撲材料，其中電子激發(fā)態(tài)表現(xiàn)出無質(zhì)量行為。

先前研究表明，在某些固體中，遵循外爾定理的費米子是準粒子——這些固體的電子能帶在費米能附近交叉。值得注意的是，它們與金屬中的電子行為不同——表現(xiàn)出手性磁效應。當外爾半金屬暴露于磁場中時，就會產(chǎn)生電流，此時正粒子和負粒子與磁場平行或反平行運動。在這種情況下，電流為零，因為粒子相互抵消了。然而，當半金屬被置于平行電流中產(chǎn)生準粒子流時，這種情況就發(fā)生了變化——這種效應被稱為手性異常。

在這項新研究中，宋志達和戴西已經(jīng)證明手性磁效應也可以導致一種叫做手性零聲(CZS)效應的現(xiàn)象，這是一種可以在外爾半金屬中看到的新熱傳遞機制。振動產(chǎn)生手性零聲效應，但當電子存在于費米能級附近時，它是由電子動量分布帶來的。研究報告顯示，它們一直都存在，當研究人員把一種半金屬微粒放入磁場中時，就會出現(xiàn)。現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)觀察到了它們的活動。這種效應有助于這種材料的導熱性。

研究人員指出，它的速度可以通過改變磁場來調(diào)節(jié)，這種效應可以用多種技術來測量，比如使用泵和探頭。研究人員將這一發(fā)現(xiàn)描述為外爾費米子在磁場下所攜帶的一種全新聲模式。準粒子和集體模式是量子物質(zhì)除了基態(tài)特征之外的兩個基本特征。例如，He-III中費米-液相的低能物理不僅具有靠近化學勢的費米準粒子特征，而且在長波極限具有豐富的集體模態(tài)，包括在不同情況下可以通過它傳播的幾種不同聲波。由于電子間的長程庫侖相互作用會使普通電子密度振蕩產(chǎn)生等離子體隙。

從而阻礙聲波在普通金屬中傳播，聲波很難被電子液體攜帶。在研究中，提出了一種獨特手性零聲場作用下的外爾半金屬聲集體模式。手性零聲能在所謂的“手性極限”下得到穩(wěn)定，對于具有多對外爾點的外爾半金屬，其巷內(nèi)散射時間比谷間散射時間短得多，只能沿外磁場傳播。手性零聲速在弱場強極限下與場強成正比，而在強場強極限下劇烈振蕩，通過中性玻色子激發(fā)動力學，產(chǎn)生了一種全新的量子振蕩機制，這種機制可能在磁場下的導熱性測量中得到體現(xiàn)。

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參考期刊《物理評論快報》

DOI: 10.1103/PhysRevX.9.021053

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