每一个都是探索奇异电子行为的丰富游乐场，个中一些可以为电子产品供应新的元件。然而，电子带的拓扑，以明确的办法连接到材料磁性的例子很少。一种已经不雅观察到拓扑电子态和磁性之间相互浸染的材料是CaMnBi2，但连接两者的机制尚不清楚。苏黎世理工大学固体物理实验室Leonardo Degiorgi教授光谱组的博士后Run Yang和博士生Matteo Corasaniti与美国布鲁克海文国家实验室和中国科学院的同事共同在《物理评论快报》上揭橥了新研究。
图示：反铁磁（上）和反铁磁倾斜（下），在后一种情形下，自旋相对付易c轴倾斜，导致在垂直于该轴的平面中由铁磁贡献（由绿色箭头表示）
这一项全面的研究供应了明确证据，证明对磁矩的轻微推动，即所谓的自旋倾斜，会引发电子能带构造的重大变革。CaMnBi2和干系的化合物SrMnBi2显示出量子磁性，即锰离子在室温旁边和更低温度下是反铁磁性的，同时承载着狄拉克电子。科学家疑惑这两种性子之间存在相互浸染，在~50K时，这些材料的导电性子涌现了意想不到的“凹凸”。但到目前为止，人们对这种反常征象的确切性子知之甚少。
（图片来自网络侵删）在研究光学性子的早期研究中，Corasaniti、Yang和同事已经建立了与材料电子性子的联系，他们利用了这样一个事实：即通过用钠取代一些钙原子，传输性子中的突出状非常可以在温度上发生变革。为了确定不雅观察到行为的微不雅观来源，用扭矩磁力丈量法研究了不同钠掺杂的样品。在这项技能中，当磁性样品暴露在得当的强磁场中时，就像指南针与地球磁场对准一样，丈量磁性样品上的扭矩，这种方法使研究小组找到了非常的起源。
磁性和电性之间的联系在磁转矩实验中，研究职员创造，在电子输运丈量中没有不雅观察到非常的温度下，磁行为类似于反铁磁体。然而，在反常征象显现的温度下，涌现了铁磁身分，这可以通过将磁矩投影到与原始反铁磁秩序的易自旋c轴正交的平面上来阐明，这种征象被称为自旋倾斜，是由所谓的超级交流机制引起。这两组实验（光学和扭矩丈量）得到了第一事理打算的支持。
特殊地，在打算中考虑了自旋倾斜的情形下，创造了锰和铋原子之间的一种分外的杂化，它介导了层间磁耦合，并掌握了材料中的电子性子。综上所述，这项研究建立了磁性与电子能带构造变革之间的直接联系，这反响在输运性子的突出反常上。这些创造打开了探索CaMnBi2和干系化合物电子性子的大门，以及这些有趣的物质形式中磁性和拓扑态之间的联系所产生的可能性。
博科园｜研究/来自：苏黎世联邦理工学院
参考期刊《物理评论快报》
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