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第227章 洗不掉的杂质(1 / 2)

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徐辰没有说话,只是静静地盯着那条「完美」的曲线。

实验室里一片死寂,只有仪器运转的嗡嗡声。

「师兄,」徐辰突然开口,打破了沉默,「你刚才说,这个材料是反铁磁,所以宏观磁矩M几乎为零,对吧?」

「那肯定啊。」张乐阳有气无力地瘫在椅子上,随手拿起一支笔在空中比划,「洛伦兹力嘛,F=qvB。没有磁矩M提供内禀磁场B,电子凭什麽转弯?除非……」

「除非什麽?」徐辰追问道。

张乐阳苦笑一声:「除非电子自己『想』转弯。但这怎麽可能?Mn?Sn是反铁磁体,磁矩抵消了,空间反演对称性虽然破缺了,但宏观上它就是个『磁性哑巴』。电子在里面跑,理论上应该像在高速公路上走直线才对。」

「走直线?」徐辰敏锐地抓住了这个词,嘴角微微上扬,「师兄,如果高速公路本身就是弯的呢?」

张乐阳愣了一下:「什麽意思?你是说晶格畸变?」

「不,是更本质的东西。」

徐辰拿起笔,在草稿纸上画了一个倒空间的示意图,一边画一边说道:「师兄,你还记得这几年数学物理界很火的那个概念吗?贝里曲率,记作Ω。」

张乐阳眉头紧锁,思索道:「听说过,那是拓扑物理里的概念,描述的是波函数在参数空间演化时的几何相位……等等!」

张乐阳猛地坐直了身体,眼睛瞪大:「你的意思是,把倒空间看作一个流形?」

「没错。」徐辰点了点头,笔尖在纸上飞快地写下了一个修正后的公式:

Rxy∝M+∫ΩdkR_{xy}proptoM+intOmegadkRxy∝M+∫Ωdk

他指着那个多出来的积分项,语气平静却充满力量:

「经典物理只看到了第一项M。当M趋近于零时,大家就觉得霍尔效应也该消失。但是,如果第二项——这个纯几何的积分项,它不仅不为零,反而很大呢?」

张乐阳盯着那个公式,呼吸开始急促起来,作为物理博士的直觉被瞬间唤醒:「你是说……虚磁场?虽然没有实体的磁矩M,但电子在倒空间运动时,感受到了由晶体几何结构产生的『等效磁场』?」

「对。」徐辰指着墙上的晶体结构图,「你们这个材料,空间群P63/mmc,虽然是反铁磁,但它的磁结构破坏了时间反演对称性。在倒空间里,这种特殊的对称性破缺,极有可能会让能带结构发生剧烈的扭曲。」

徐辰手中的笔尖重重地点在纸上:

「简单说:不需要有铁(磁矩M),只要空间的几何结构(Ω)扭曲得够厉害,电子照样会跑出弧线,产生巨大的霍尔电压。」

「这叫……拓扑霍尔效应。」

……

张乐阳听得目瞪口呆。「拓扑……霍尔效应?」他喃喃自语,「可是,这通常只在那些极端的拓扑材料里才有啊,我们这个……」

「你们这个材料,本身就是极端的。」徐辰打断了他,「还记得我们之前的结论麽,这是非共线反铁磁,加上手性结构,这简直就是产生贝里曲率的温床。」

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