中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 程墨 通訊員 黃雙子 史夢詩）華中科技大學(xué)國家脈沖強(qiáng)磁場科學(xué)中心李亮、朱增偉教授團(tuán)隊聯(lián)合法國巴黎高等物理化工學(xué)院卡姆蘭·貝尼亞教授，在蜂窩反鐵磁絕緣體NiPS?中首次從熱力學(xué)角度確認(rèn)聲子熱霍爾效應(yīng)源于材料內(nèi)稟機(jī)制，而非雜質(zhì)或缺陷導(dǎo)致的外在散射。相關(guān)成果于當(dāng)?shù)貢r間10月22日以封面文章形式在線發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。

通常所說的霍爾效應(yīng)是指電流在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生橫向電壓，這一現(xiàn)象只發(fā)生在帶電粒子身上。而“聲子熱霍爾效應(yīng)”則是指：在絕緣體中，熱量以“聲子”形式傳遞，當(dāng)施加磁場時，熱流也會發(fā)生橫向偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生溫差。由于聲子不帶電，按常理不應(yīng)受磁場影響，因此這一現(xiàn)象自2005年被首次觀測到以來，究竟是材料本身的固有屬性，還是雜質(zhì)缺陷造成的“假象”，一直爭論不休。

研究團(tuán)隊依托國家脈沖強(qiáng)磁場科學(xué)中心，在最高55特斯拉的脈沖強(qiáng)磁場下對多塊單晶樣品開展精密測量。實驗發(fā)現(xiàn)，五塊“路況”基本一致的樣品中，熱流偏轉(zhuǎn)程度最大相差近十倍，且偏轉(zhuǎn)大小與聲子平均自由程無關(guān)，卻與材料的磁化特性緊密關(guān)聯(lián)——這說明偏轉(zhuǎn)并非雜質(zhì)“碰巧”導(dǎo)致，而是材料本身的內(nèi)稟屬性。進(jìn)一步分析揭示了材料中的磁振子與聲子能帶存在多處交叉，兩者耦合后形成新的雜化模式，使原本電中性的聲子獲得了對磁場的“感知能力”，從而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

該成果拓展了霍爾效應(yīng)家族的認(rèn)知邊界，促使物理學(xué)界重新審視聲子與磁場相互作用的理論框架。國家脈沖強(qiáng)磁場科學(xué)中心主任李亮表示，量子霍爾效應(yīng)讓人們發(fā)現(xiàn)了電子的拓?fù)淞孔討B(tài)，而聲子霍爾效應(yīng)表明聲子這類“中性粒子”同樣擁有精彩的量子世界。華中科技大學(xué)為論文第一完成單位，博士生孟慶凱和李小康副研究員為共同第一作者，李小康、朱增偉、李亮及卡姆蘭·貝尼亞為共同通信作者。