物理学系李世燕教授课题组近日在热霍尔效应研究方面取得重要突破。发现典型非磁性材料在磁场下均表现出显著的声子热霍尔效应，反映了声子热霍尔效应在晶体中的普遍性。这一发现挑战了“普通声子作为晶格振动准粒子不受磁场影响”的传统认知，表明原子振动与磁场存在直接耦合。相关成果以“Discovery of universal phonon thermal Hall effect in crystals”为题，于11月3日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上，并被选为编辑推荐论文（Editors’ Suggestion）。
霍尔效应作为凝聚态物理中最基本的现象之一，在研究量子材料方面起着关键作用。为了进一步理清晶体中热霍尔效应的本质，李世燕课题组测量了一系列典型非磁性绝缘晶体，出乎意料地发现，所有这些材料在面外和面内磁场下均表现出明显的热霍尔信号，且其温度依赖行为与声子热导率行为高度一致。这一系列的实验结果显示声子热霍尔效应是晶体的一个普遍属性，而不依赖于磁性环境、手性结构或缺陷等外因。
此项发现表明声子热霍尔效应在晶体中普遍存在，这为理解之前各种材料中观测到的热霍尔效应提供了新的统一视角，而不需要各种奇特的解释如马约拉纳费米子、拓扑磁振子等。揭示了固体物理中此前未被注意的声子与磁场相互耦合的基本物理，未来需要进一步的实验，以及理论上发展新的磁场中晶格振动微观理论，来彻底弄清晶体中声子热霍尔效应的物理起源。
论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/r572-5dfm
来源：物理学系
